tìm hiểu về cao su silicon.

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
1.Tổng hợp diclodimetylsilan 4
2.Thủy phân diclodimetylsilan 6
3.Trùng hợp ngưng tụ các oligome mạch thẳng 8
4.Trùng hợp mở vòng các oligome dạng vòng 10
3.Khả năng chịu thời tiết của cao su silicon 24
6.Tính chất điện của cao su silicon 27
7.Khả năng chống cháy của cao su silicon 28
8.Khả năng dẫn nhiệt của cao su silicon 31
9.Độ bền kéo và độ bền xé của cao su silicon 31
11.Biến dạng nén của cao su silicon 33
12.Tính trong và tính màu của cao su silicon 34
13.Khả năng chịu các loại tia bức xạ của cao su silicon 34
14.Một số tính chất khác của cao su silicon 34
VII.NHỮNG ỨNG DỤNG NỔI BẬT CỦA CAO SU SILICON 39
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ORGANOSILOXAN
[1]
1
Cao su silicon là một dạng elastome của silicon. Về bản chất hóa học, nó là một dạng hợp
chất cao phân tử của silic, cacbon, hydro và oxy. Trên thị trường, cao su silicon chưa đóng rắn
thường được cung cấp dưới các dạng mủ cao su đóng rắn nóng hoặc hỗn hợp cao su lỏng một
thành phần hay hai thành phần, có khả năng đóng rắn ở điều kiện nhiệt độ thường.
Tuy nguyên tố silicon có rất nhiều trong tự nhiên, không tồn tại dạng tự nhiên của
organosilicon. Năm 1771, người ta đã tổng hợp được hợp chất cộng hóa trị đầu tiên của silicon là
SiF
4
. Đến năm 1823, Berzelius lần đầu tiên tạo ra được silic vô định hình bằng cách khử SiF
4
sử
dụng lưu huỳnh, cũng chính ông cũng là người tìm ra rằng hợp kim của SiO

2
, CuO và C có độ
cứng cao hơn SiO
2
nguyên chất. Năm 1896, Morrison đã tạo ra được silic kim loại bằng cách
khử SiO
2
sử dụng cacbon trong lò hồ quang điện, quá trình này đã được áp dụng để sản xuất
silicon thương mại từ những năm 1900. Trớ trêu thay, năm 1900, Oswalt đã tuyên bố rằng “silic
nguyên tố không có bất kỳ một ứng dụng hay bất kỳ một tính chất đáng chú ý nào”. Sáu năm sau,
Vigreaux đã xử lý Na
2
SiF
6
với Cu ở nhiệt độ 1000
o
C để cho ra Cu
x
Si, một chất trung gian quan
trọng trong công nghệ tổng hợp metylclorosilan hiện đại. Các hợp chất alkoxysilan đã được tổng
hợp lần đầu tiên vào giữa những năm 1800.
Kipping được xem là cha đẻ của ngành hóa học organosilicon. Ông đã sử dụng các tác nhân
Grignard để tạo ra những hợp chất có công thức chung là R
4-x
SiCl
x
. Kipping gọi những hợp chất
polyme thu được nhờ thủy phân các hợp chất clorosilan đó là “những thứ phiền nhiễu quái quỷ”.
Trong những năm 1930, Stock đã có những đóng góp đáng kể bằng việc tiến hành phản ứng pha
khí để tạo thành silicon hydrit và các hợp chất có liên kết Si–Si.

Năm 1930, Corning Glass đã có những nỗ lực đầu tiên để tìm ra những ứng dụng cho các
hợp chất silicon và đến năm 1939, công ty này đã bắt đầu sản xuất những hợp chất metyl silicon
đầu tiên thông qua quá trình metyl hóa sử dụng tác nhân Grignard trong môi trường không ete.
DC 4, một trong những sản phẩm thương mại đầu tiên của hãng, có thành phần là silica trong
polydimetylsiloxan lỏng, được sử dụng trong ngành hàng không. Một sản phẩm khác là nhựa DC
990A, công thức C
6
H
5
(C
2
H
5
)Si(OH)
2
, có khả năng khâu mạng ở nhiệt độ cao tạo thành sản phẩm
với độ bền điện tốt, tổn thất điện môi thấp và tính ổn định nhiệt cao.
Năm 1940, Rochow đã tìm ra quá trình tổng hợp trực tiếp metylclorosilan bằng cách cho khí
metyl clorit đi qua hỗn hợp rắn của silic và đồng ở nhiệt độ cao (250 - 300
o
C) trong thiết bị phản
ứng tầng sôi, sản phẩm thu được là hỗn hợp của các hợp chất metylclorosilan mà trong đó có hợp
2
chất quan trọng diclodimetylsilan (CH
3
)
2
SiCl
2
. Một quá trình tương tự cũng được Müller đưa ra

thông qua những nghiên cứu độc lập, do vậy quá trình này thường được gọi là quá trình Rochow
hoặc đôi khi là quá trình Rochow - Müller. Những khám phá này đã đánh dấu sự mở đầu của
ngành công nghiệp silicon.
Nhu cầu về hợp chất silicon tăng một cách chóng mặt vào thời kỳ Thế Chiến II đã dẫn tới sự
hợp tác đầu tư giữa Corning Glass và Dow Chemical để hình thành của tập đoàn Dow Corning
Corp., nhà cung cấp sản phẩm silicon lớn nhất hiện nay. Tới năm 1947, General Eletric mở nhà
máy sản xuất silicon đầu tiên của mình ở Waterford, New York và đến năm 1949, Union Carbide
cũng bắt đầu tham gia vào ngành công nghiệp silicon bằng việc mở một nhà máy ở Tonawanda,
New York. Cho đến nay, ngành công nghiệp silicon đã phát triển thành ngành công nghiệp tỷ đô
với những nhà cung cấp chính bao gồm Dow Corning (Mỹ), General Eletric (Mỹ), Shin-Étsu
(Nhật Bản), Wacker Chemie (Đức), Rhodia (Pháp) và Degussa/SKW (Đức).
II. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP NGUYÊN LIỆU
[1]
Silic không tồn tại ở dạng tự do trong tự nhiên, nó được tìm thấy dưới dạng SiO
2
trong cát
hoặc trong các silicat kim loại. Silicon kim loại được tách ra từ cát thông qua phương pháp khử
hóa SiO
2
(phương pháp khử Rochow), sau đó nó sử dụng để tổng hợp organosilicon. Có nhiều
phương pháp để tổng hợp các hợp chất organosilicon, ở đây chỉ giới thiệu phương pháp tổng hợp
hợp chất thông dụng nhất là polydimetylsiloxan PDMS. Quá trình tổng hợp PDMS từ silic xảy ra
qua 3 bước như sau:
 Tổng hợp diclodimetylsilan.
 Thủy phân diclodimetylsilan để tạo thành các oligome.
 Trùng hợp các oligome để tạo thành hợp chất cao phân tử.
Hình 1. Phản ứng khử SiO
2
thành silic kim loại theo phương pháp Rochow
3

Từ PDMS là nguyên liệu đầu, người ta có thể tổng hợp cao su silicon thông qua 3 phương
pháp chính: Đóng rắn peroxit, đóng rắn ngưng tụ và đóng rắn hydrosilyl. Trong khi phương pháp
đóng rắn peroxit còn được gọi là phương pháp đóng rắn nóng do phải thực hiện ở điều kiện nhiệt
độ cao, phương pháp đóng rắn ngưng tụ và đóng rắn hydrosilyl còn được goi là phương pháp
đóng rắn nguội do có thể thực hiện ở điều kiện nhiệt độ thường.
1. Tổng hợp diclodimetylsilan
Clorosilan được tổng hợp trực tiếp theo phương pháp Rochow. Trong phương pháp này, hơi
metyl clorit được cho chạy từ dưới lên qua một hỗn hợp rắn chứa silic và đồng trong lò phản ứng
tầng sôi với điều kiện nhiệt độ 250 - 300
o
C và áp suất 1 - 5 bar. Hỗn hợp rắn trên có thể chứa các
chất trợ xúc tác khác như nhôm, thiếc, kẽm nhằm tăng hiệu suất phản ứng cũng như độ chọn
lọc của sản phẩm. Khi đó, metyl clorit sẽ tác dụng với silic để tạo thành một hỗn hợp các silan,
trong đó có diclodimetylsilan chiếm tỷ lệ lớn. Sau đó, diclodimetylsilan sẽ được tách ra khỏi hỗn
hợp này thông qua phương pháp chưng cất phân đoạn đẳng phí bằng axetonitril để tiếp tục đi vào
quy trình sản xuất tiếp theo. Các sản phẩm phụ còn lại có thể tiếp tục được phân tách để sử dụng
cho những mục đích khác.
Bên cạnh phương pháp tổng hợp Rochow, người ta cũng có thể tổng hợp diclodimetylsilan
bằng phương pháp sử dụng tác nhân Grignard.
Si + Cl
2
→ SiCl
4
CH
3
Cl + Mg → CH
3
MgCl
CH
3

MgCl + SiCl
4
→ CH
3
SiCl
3
+ MgCl
2
CH
3
SiCl
3
+ CH
3
MgCl → (CH
3
)
2
SiCl
2
+ MgCl
2
Phương pháp này có ưu điểm là cho sản phẩm duy nhất và bên cạnh tổng hợp diclodimetylsilan,
nó còn có thể được sử dụng để tổng hợp các clorosilan hỗn tạp như diclometylvinylsilan sử dụng
trong biến tính PDMS.
4
Hình 2. Sơ đồ sản xuất chung của vật liệu silicon
Bảng 1. Các sản phẩm thu được bằng phương pháp tổng hợp Rochow
Sản phẩm Tỷ lệ Nhiệt độ sôi
5

(CH
3
)
2
SiCl
2
70 - 90% 70
o
C
CH
3
SiCl
3
3 - 15% 66
o
C
(CH
3
)
3
SiCl ~ 3% 57
o
C
CH
3
HSiCl
2
1 - 3% 41
o
C

(CH
3
)
2
HSiCl ~ 0.5% 35
o
C
SiCl
4
~ 0.1% 56,7
o
C
Các polyclorosilan 1 - 6% > 150
o
C

Hình 3. Quá trình tổng hợp Rochow.
2. Thủy phân diclodimetylsilan
Giai đoạn tiếp theo trong quy trình tổng hợp PDMS là thủy phân diclodimetylsilan. Sản
phẩm trực tiếp của phản ứng thủy phân diclodimetylsilan là dimetylsilandiol, hợp chất này rất
6
hoạt động và dễ dàng tham gia phản ứng cộng hợp tách nước silanol - silanol mà sản phẩm cuối
cùng là một hỗn hợp các oligome siloxan mạch vòng và oligome siloxan mạch thẳng chứa nhóm
silanol ở hai đầu.
Hình 4. Phản ứng thủy phân diclodimetylsilan
Tỷ lệ sản phẩm siloxan mạch thẳng và siloxan mạch vòng, cũng như chiều dài mạch
oligome siloxan mạch thẳng, được kiểm soát bởi các điều kiện thủy phân chẳng hạn như tỷ lệ
giữa clorosilan và nước, nhiệt độ, thời gian phản ứng và các loại dung môi sử dụng. Trong công
nghiệp, quá trình thủy phân diclodimetylsilan có thể được thực hiện theo mẻ hoặc liên tục. Xét
một mô hình điển hình trong công nghiệp, diclodimetylsilan được trộn với dung dịch HCl 22%

đồng sôi trong thiết bị phản ứng liên tục, sản phẩm thủy phân được tách ra khỏi dung dịch HCl
32% bởi thiết bị lắng. Sau khi phân tách, HCl khan được cho tác dụng với CH
3
OH để tạo thành
CH
3
Cl dùng làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp Rochow. Sản phẩm thủy phân được rửa
sạch để loại bỏ axit, sau đó được trung hòa, sấy khô và lọc. Thông thường, quy trình này cho tỷ
lệ oligome dạng vòng vào khoảng 35 - 50%. Hỗn hợp oligome dạng vòng thu được chủ yếu là
các oligome vòng 4 cạnh và 5 cạnh, rất ít tạo thành oligome vòng 3 cạnh.
Sự chuyển hóa hoàn toàn diclometylsilan thành oligome mạch thằng cũng có thể thực hiện
được thông qua quá trình thủy phân liên tục. Trong quá trình này, sản phẩm oligome dạng vòng
được phân tách ra khỏi các oligome mạch thẳng bởi một quá trình rửa sẽ được hồi lưu lại vào
dòng diclodimetylsilan nguyên liệu để tiếp tục tiến hành thủy phân.
Ngoài ra, diclodimetylsilan cũng có thể được chuyển hóa thành oligome siloxan với nhóm
cuối sinanol thông qua quá trình ancol phân. Ưu điểm của quá trình này so với quá trình thủy
phân là không tạo ra axit HCl, một hợp chất có tính ăn mòn cao.
7
Hình 5. Phản ứng ancol phân diclodimetylsilan
3. Trùng hợp ngưng tụ các oligome mạch thẳng
Thành phần sản phẩm mạch thẳng của phản ứng thủy phân diclodimetylsilan, hỗn hợp các
dimetyloligosiloxan-α,ω-diol mạch thẳng, có độ nhớt thấp (khoảng 10 - 100 cP) được chuyển
hóa thành chất lỏng silicon và mủ silicon cao phân tử thông qua quá trình trùng hợp ngưng tụ của
các nhóm silanol cuối mạch. Đây là một quá trình thuận nghịch với hằng số cân bằng chiều thuận
tương đối cao (K
eq
tại 35
o
C = 860 ± 90), tuy nhiên việc loại bỏ nước là cần thiết để có thể thu
được polyme siloxan với khối lượng phân tử lớn. Sản phẩm thu được bên cạnh các polyme

siloxan mạch thẳng còn có thể có một lượng polyme siloxan mạch vòng, tỷ lệ sản phẩm dạng
vòng thu được phụ thuộc vào các điều kiện tiến hành trùng hợp.
Hình 6. Phản ứng trùng hợp ngưng tụ dimetyloligosiloxan-α,ω-diol mạch thẳng
Tuy rằng những oligome thấp phân tử hoàn toàn có thể tự tham gia phản ứng trùng hợp
ngưng tụ dưới tác dụng của nhiệt độ, những oligome cao phân tử có tính ổn định rất cao và chỉ
tham gia phản ứng trùng hợp ngưng tụ khi có mặt xúc tác. Những xúc tác thường được sử dụng
trong công nghiệp bao gồm các hợp chất photphonitrilic clorit như (Cl
3
PN(PCl
2
N)
n
PCl
3
)PCl
6
và
các hợp chất clorophotphazen chứa oxy như Cl
3
PN(PCl
2
N)
n
P(OH)Cl
2
, ngoài ra còn có thể sử
8
dụng những dung dịch axit hay bazơ mạnh, các hợp chất amin và các muối cacboxylic của
chúng, các loại nhựa trao đổi ion hoặc đất sét được kích hoạt bởi axit khoáng.
Hình 7. Cơ chế trùng hợp xúc tác axit

Hình 8. Cơ chế trùng hợp xúc tác kiềm
Các polyme thu được có thể được cho tác dụng tiếp với trimetylclorosilan để loại bỏ các
nhóm silanol ở hai đầu mạch nhằm tăng tính ổn định cho sản phẩm.
Hình 9. Phản ứng loại nhóm silanol của polysiloxan
9
4. Trùng hợp mở vòng các oligome dạng vòng
Trùng hợp mở vòng các oligome dạng vòng là một phương pháp trùng hợp khác để thu được
polyme siloxan. Trong công nghiệp, phản ứng trùng hợp mở vòng D
4
là phản ứng quan trọng
nhất trong phương pháp trùng hợp mở vòng. Dưới tác dụng của các chất xúc tác, D
4
tham gia
phản ứng với tác nhân kéo dài mạch để tạo thành một hỗn hợp siloxan cao phân tử mạch thẳng
và siloxan thấp phân tử mạch vòng. Đây là một phản ứng thuận nghịch và được kiểm soát bởi
entropy do năng lượng liên kết trong các hợp chất siloxan là tương đương nhau. Khối lượng phân
tử của polyme thu được có thể được không chế một cách dễ dàng thông qua điều chỉnh lượng tác
nhân kéo dài mạch đưa vào.
Hình 10. Phản ứng mở vòng D
4
Phản ứng trùng hợp mở vòng có thể được xúc tác bằng các dung dịch kiềm mạnh hay axit
mạnh. Xúc tác axit có đặc điểm là có thể xúc tác phản ứng ở điều kiện nhiệt độ thấp, không làm
ảnh hưởng tới các nhóm nhạy kiềm như nhóm Si–H và phản ứng trùng hợp có thể được dừng lại
một cách dễ dàng. Các xúc tác axit thường được sử dụng là những axit Lewis mạnh như
CF
3
SO
3
H, HClO
4

, H
2
SO
4
, các axit sunfonic hữu cơ, các loại nhựa trao đổi ion, graphit và đất sét
xử lý axit bề mặt Ngoài ra, một số hợp chất khác như hệ SbCl
3
/HCl, etylboron sesquitriflat
(C
2
H
5
)
3
B
2
(F
3
CSO
2
O)
3
, các tác nhân silicon thiếu electron như trimetylsilyl triflat cũng có thể
được sử dụng để xúc tác cho phản ứng trùng hợp mở vòng với cơ chế tương tự như các axit
Lewis. Bên cạnh các xúc tác axit, các xúc tác kiềm cũng được sử dụng trong trùng hợp mở vòng
siloxan do có ưu điểm là ít xảy ra phản ứng chuyển vị trên mạch siloxan, phản ứng xảy ra nhanh
ngay cả với lượng chất xúc tác thấp và cho polyme có phân tử khối cao, có thể dễ dàng quyết
định cấu trúc hóa học ở hai đầu mạch siloxan, tuy nhiên đa phần các xúc tác này đều có nhiệt độ
hoạt hóa cao. Các xúc tác kiềm bao gồm những dung dịch kiềm mạnh (xét theo hoạt tính CsOH
> KOH > NaOH > LiOH), các hợp chất tetraalkylamoni hydroxit và tetraalkylphotphoni

hydroxit, các hợp chất silanolat như liti silanilat
10
III. PHƯƠNG PHÁP ĐÓNG RẮN PEROXIT
[1]
1. Cơ sở hóa học
Cơ sở hóa học của phương pháp đóng rắn nóng là phản ứng khâu mạch polysiloxan dưới tác
dụng của chất khơi mào ở nhiệt độ cao. Phản ứng này diễn ra theo ba giai đoạn: (1) chất khơi
mào bị phân hủy dưới tác dụng của nhiệt độ tạo thành các gốc tự do, (2) các gốc tự do này tấn
công vào nhóm alkyl hay nhóm vinyl trên phân tử polysiloxan tạo trung tâm hoạt động trên
nguyên tử cacbon của nhóm alkyl hay vinyl đó, và cuối cùng (3) hai phân tử polysiloxan tiến
hành dime hóa để tạo cầu nối alkylen. Phản ứng tiếp tục diễn ra, sản phẩm cuối cùng là vật liệu
polysiloxan có cấu trúc mạng không gian gọi là cao su silicon hay elastome silicon.
Đối với các polysiloxan chỉ chứa nhóm alkyl, quá trình phản ứng diễn ra khá đơn giản do chỉ
hình thành trung tâm hoạt động trên nguyên tử cacbon của nhóm alkyl, phản ứng dime hóa là
phản ứng cộng hợp giữa hai trung tâm hoạt động. Đối với các polysiloxan chứa cả nhóm vinyl và
nhóm alkyl, xảy ra cả sự tấn công vào nhóm alkyl và nhóm vinyl, tuy nhiên sự tấn công của các
gốc tự do vào nhóm vinyl có lợi hơn về mặt năng lượng so với nhóm alkyl, do vậy diễn ra nhanh
hơn và được ưu tiên hơn. Phản ứng dime hóa giữa hai phân tử polysiloxan khi đó có thể xảy ra
theo 2 hướng: (1) sự kết hợp giữa hai trung tâm hoạt động để tạo thành cầu nối alkylen, và (2) sự
tấn công của một trung tâm hoạt động vào một nhóm alkyl hay vinyl không chứa trung tâm hoạt
động để tạo thành cầu nối alkylen mang trung tâm hoạt động, sản phẩm sau đó có thể tiếp tục
tham gia dime hóa hoặc tham gia chuyển mạch lên chất khơi mào để tạo thành cầu nối alkylen ổn
định. Các phân tích lưu biến đã chỉ ra rằng quá trình khâu mạng của polymetylvinylsiloxan có
thể xảy ra theo cơ chế tấn công vào nhóm metyl, tuy nhiên tốc độ của quá trình này thấp hơn so
với quá trình khâu mạng thông qua nhóm vinyl
[2]
.
11
Hình 11. Phản ứng giữa gốc tự do với phân tử polymetylvinylsiloxan
Hình 12. Phản ứng kết hợp giữa hai trung tâm hoạt động tạo cầu nối etylen

2. Nguyên liệu và phương pháp gia công
Thông thường, cao su silicon đóng rắn nóng được sản xuất bằng cách đóng rắn PDMS sử
dụng chất khơi mào peroxit ở điều kiện nhiệt độ cao để tạo cầu nối etylen.
Hình 13. Công thức cấu tạo của polydimetylsiloxan PDMS
Các peroxit thường được sử dụng trong đóng rắn nóng cao su silicon là các loại bis-peroxit
như di-tertbutyl peroxit, benzoyl peroxit, di(p-cumyl) peroxit và di(p-clorophenyl) peroxit do
12
chúng hoạt tính tốt đối với quá trình đóng rắn cao su silicon. Chúng có thể được sử dụng dưới
dạng hồ hoạt tính, bột hoạt tính hay chất lỏng hoạt tính. Việc lựa chọn chất đóng rắn phụ thuộc
vào yêu cầu về điều kiện và tốc độ đóng rắn. Người ta có thể sử dụng hỗn hợp nhiều loại peroxit
để tăng tốc độ đóng rắn. Các loại polyme chứa nhóm vinyl thường được bổ sung vào hỗn hợp
chất khơi mào nhằm kiểm soát quá trình đóng rắn cũng như làm tăng tốc độ đóng rắn.
PDMS thương phẩm dùng trong gia công cao su silicon là PDMS mạch thẳng cao phân tử
với phân tử khối trung bình trên 5. 10
5
, được cung cấp dưới dạng mủ cao su thông thường, mủ
cao su được gia cường hoặc mủ cao su được độn một phần. Mủ cao su này có thể không chứa tác
nhân đóng rắn, chứa tác nhân đóng rắn hoặc chứa chất phân tán tác nhân đóng rắn. Mủ cao su
PDMS chứa tác nhân đóng rắn có thể được sử dụng ngay mà không cần xử lý thêm trong khi các
loại mủ cao su PDMS khác cần được trộn với chất độn, tác nhân đóng rắn cùng các loại phụ gia
khác trên máy luyện hở hoặc trong máy luyện kín kiểu Banbury trước khi đem đi gia công. Quá
trình trộn hợp tác nhân đóng rắn thường được tiến hành sau cùng trên máy cán hai trục làm lạnh
bằng nước nhằm tránh sự đóng rắn sớm của hỗn hợp cao su. Ngoài ra, một số thành phần trong
đơn cao su, đặc biệt là các chất chất độn, có thể được trộn trước một phần vào mủ cao su nhằm
nâng cao tính chất của cao su sau đóng rắn do quá trình này giúp tăng độ phân tán của của các
thành phần đó cũng như bản thân cao su trong hỗn hợp cao su. Trong ngành công nghiệp cao su
silicon, thành phần đơn cao su có thể được định sẵn dựa trên một số đơn cao su mẫu hoặc được
chuẩn bị riêng cho từng yêu cầu về sản phẩm.
Bảng 2. Các tác nhân đóng rắn thường được sử dụng cho cao su silicon
Tác nhân đóng rắn Tên thương mại

Nhiệt độ hoạt
hóa,
o
C
Ứng dụng
Hỗn hợp hồ hoạt tính 50%
di(2,4-dichlorobenzoyl) peroxit
Cadox TS-50
Luperco CST
104 - 132
Đóng rắn dưới tác
dụng của khí nóng
Hỗn hợp hồ hoạt tính 50%
benzoyl peroxit
Cadox BS
Luperco AST
116 - 138
Đóng rắn dưới tác
dụng của hơi nước,
sản phẩm đúc
13
Hỗn hợp bột hoạt tính 40%
dicumyl peroxit
DI-CUP 40C 154 - 177
Đóng rắn dưới tác
dụng của hơi nước,
sản phẩm đúc dày
Hỗn hợp bột hoạt tính 50%
2,5-di(tertbutylperoxy)-2,5-
dimetylhexan

Varox
Luperco 101XL
166 - 182
Đóng rắn dưới tác
dụng của hơi nước,
sản phẩm đúc dày
Chất lỏng hoạt tính 100%
2,5-di(tertbutylperoxy)-2,5-
dimetylhexan
Luperco 101

Do tính chất sử dụng không cao, cao su silicon đóng rắn nóng cần được bổ sung chất độn
tương đương 10 - 25 phần khối lượng, thông dụng nhất là silica khói, ngoài ra còn có silica kết
tủa, oxit titan, canxi cacbonat, oxit magie, oxit sắt Những chất độn này có thể gây ra sự đóng
rắn cục bộ trong quá trình lưu kho gây ảnh hưởng tới khả năng gia công, do vậy trước khi được
đưa vào hỗn hợp cao su chúng cần phải được xử lý bằng các tác nhân giảm hoạt tính hydroxyl bề
mặt như hexametyldisilazan hoặc các chất trợ gia công, thường là các loại dầu silicon như
diphenylsilandiol hay dimetylpinacoyloxysilan. Ngoài ra, sau quá trình trộn hợp, hỗn hợp cao su
thường được cán nhiều lần trên máy cán hai trục cho tới khi tạo thành tấm nhẵn liên tục nhằm
loại bỏ những khuyết tật trong cấu trúc liên quan tới sự liên kết polyme - chất độn. Hỗn hợp cao
su sau khi trộn hợp có thể được gia công tạo hình sản phẩm theo một số phương pháp sau:
 Phương pháp đúc áp lực: Hỗn hợp cao su silicon được tạo hình và đóng rắn trong thiết bị
đúc áp lực ở nhiệt độ 100 - 180
o
C và áp suất 5,5 - 10,3 MPa, quá trình đóng rắn diễn ra
trong khoảng vài phút. Các tác nhân tách khuôn thường được sử dụng để giúp lấy sản
phẩm ra được dễ dàng.
 Phương pháp đùn: Hỗn hợp cao su silicon được gia công trong thiết bị đùn để tạo các sản
phẩm ống, dây hay thanh profile liên tục hoặc dây dẫn bọc cách điện. Sản phẩm sau khi
đùn ra cần được đóng rắn bằng khí nóng hoặc hơi nước ở nhiệt độ 300 - 450

o
C và áp suất
276 - 690 kPa trong vài phút, sau đó được ổn định bằng không khí hoặc hơi nước trong
30 - 90 phút. Khi cao su silicon cần được liên kết với bề mặt một vật liệu khác như gốm,
kim loại hay polyme, người ta cần phải sử dụng một lớp sơn lót để tăng khả năng liên kết.
Lớp sơn lót này thường là este silicat hoặc este titanat thu được từ phản ứng thủy phân
của tetraetoxysilan hoặc tetraetoxytitan.
14
 Phương pháp sơn nhúng: Mủ cao su silicon được hòa tan trong dung môi, sử dụng dung
dịch này để tiến hành sơn nhúng cho vải thường hoặc vải thủy tinh, vải này sau đó được
làm khô rồi tiến hành đóng rắn trong các tháp nhiệt. Sản phẩm thu được là các loại ống và
vòi nước silicon được gia cường.
 Phương pháp tạo cao su bọt: Mủ cao su được trộn hợp với các tác nhân thoát khí, thường
là những chất có khả năng phân hủy tạo khí CO
2
hoặc N
2
trong điều kiện nhiệt độ đóng
rắn. Sản phẩm thu được là cao su silicon xốp vách kín với tỷ trọng 0,4 – 1,0.
IV. PHƯƠNG PHÁP ĐÓNG RẮN NGƯNG TỤ
[1]
1. Cơ sở hóa học
Cơ sở hóa học của phương pháp đóng rắn ngưng tụ là phản ứng ngưng tụ giữa hợp chất
silanol với hợp chất axetoxysilan, hợp chất alkoxysilan hoặc chính hợp chất silanol. Tuy nhiên,
do khả năng tham gia phản ứng ngưng tụ nội phân tử của các nhóm silanol, người ta không sử
dụng trực tiếp hệ ngưng tụ silanol - silanol trong tổng hợp cao su silicon vì việc kiểm soát quá
trình khâu mạng là bất khả thi. Trên thực tế, người ta đóng rắn cao su silicon dựa trên cơ sở phản
ứng thủy phân của hợp chất axetoxysilan hoặc hợp chất metoxylsilan để tạo thành hợp chất
silanol, hợp chất silanol này sau đó tham gia dime hóa với chính các hợp chất axetoxysilan hoặc
metoxysilan để tạo thành cầu nối siloxan. Quá trình đóng rắn xảy ra theo ba bước: (1) hợp chất

polydimetylsiloxan chứa nhóm hydroxy ở hai đầu mạch tác dụng với tác nhân đóng rắn thấp
phân tử axetoxysilan đa chức hoặc metoxysilan đa chức để tạo thành hợp chất polysiloxan chứa
các nhóm axetoxy hay metoxy dễ thủy phân ở hai đầu mạch, (2) các nhóm axetoxy hay metoxy
trên polysiloxan bị thủy phân tạo thành nhóm hydroxy và giải phóng axit axetic hay rượu
metylic, và (3) xảy ra phản ứng ngưng tụ silanol - axetoxysilan hay silanol - metoxysilan để tạo
thành mạng lưới không gian ổn định. Trong quá trình này có thể xảy ra phản ứng ngưng tụ
silanol – silanol, tuy nhiên tốc độ của phản ứng này thấp hơn nhiều so với hai phản ứng ngưng tụ
chính
[3]
.
15
Hình 14. Các phản ứng ngưng tụ của hợp chất silanol
Quá trình đóng rắn ngưng tụ silanol - axetoxysilan có thể diễn ra dưới tác dụng của không
khí ẩm mà không cần xúc tác, tuy nhiên các chất xúc tác vẫn được sử dụng nhằm tăng tốc dộ
phản ứng. Ngược lại, quá trình đóng rắn ngưng tụ silanol - metoxysilan không thể diễn ra dưới
tác dụng của không khí ẩm trong điều kiện môi trường trung tính, do vậy việc sử dụng chất xúc
tác là bắt buộc. Các chất xúc tác cho quá trình đóng rắn ngưng tụ bao gồm các dung dịch axit hay
bazơ, các amin, các muối nhôm cacboxylat, các photphat este, các muối tetraalkyl nhôm clorit và
các phức của kim loại, thường là phức của thiếc hóa trị II hoặc IV với các ligan cho oxy.
2. Nguyên liệu và phương pháp gia công
Hiện nay trên thị trường có hai nhóm sản phẩm cao su silicon đóng rắn ngưng tụ tiền gia
công chính là cao su silicon đóng rắn axetoxy một thành phần và cao su silicon đóng rắn metoxy
hai thành phần, những sản phẩm này đều có khả năng đóng rắn ở điều kiện nhiệt độ thường. Các
phương pháp gia công chủ yếu cho cao su silicon đóng rắn ngưng tụ bao gồm phương pháp đúc
tạo hình đối với các công thức dạng lỏng có độ nhớt thấp và phương pháp quét tạo hình đối với
các công thức dạng keo xúc biến.
Thành phần của cao su silicon đóng rắn axetoxy bao gồm polydimetylsiloxan đã được
axetoxy hóa, các chất độn và phụ gia, những thành phần được nhà cung cấp trộn hợp trước trong
điều kiện khan. Hỗn hợp này có thể được lưu kho trong thời gian từ 6 tháng tới vài năm nếu đảm
bảo điều kiện kho bãi khô ráo nhưng sẽ ngay lập tức tham gia khâu mạng khi tiếp xúc với nước

hay không khí ẩm. Tốc độ của quá trình đóng rắn phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và độ ẩm, quá
trình có thể kéo dài khoảng 24 giờ trong điều kiện nhiệt độ phòng và không khí ẩm, nếu độ ẩm
của không khí thấp thì quá trình đóng rắn có thể kéo dài đến 7 ngày để đạt được các tính chất tối
ưu. Nhược điểm chính của phương pháp này là quá trình đóng rắn có sinh ra axit axetic là một
chất có tính ăn mòn và mùi khó chịu.
Đối với cao su silicon đóng rắn metoxy, phản ứng metoxy hóa nhóm hydroxyl của
polydimetylsiloxan không thể tự diễn ra ở điều kiện nhiệt độ thường, phản ứng thủy phân của
nhóm metoxy cũng không thể diễn ra trong điều kiện pH trung hòa, do vậy quá trình đóng rắn
không thể xảy ra ngay cả trong điều kiện không khí ẩm nếu không có sự có mặt của các chất xúc
tác. Lợi dụng điều này, người ta sử dụng hệ đóng rắn hai thành phần, trong đó một thành phần
chứa PDMS, tác nhân đóng rắn dư (thông dụng nhất là metyltrimetoxysilan), chất độn, chất hóa
16
dẻo cùng các phụ gia khác, thành phần còn lại chứa chất xúc tác. Các chất trong hai thành phần
này có thể thay đổi đôi chút để quá trình đóng rắn được thuận lợi, miễn sao quá trình đóng rắn
không xảy ra trước khi hai thành phần được trộn với nhau. Nguồn nước cho phản ứng thủy phân
có thể là ẩm trong không khí (xúc tác bằng phức của thiếc hoặc titan) hoặc nước được bổ sung
trực tiếp vào một trong hai thành phần.
Hình 15. Các phản ứng xảy ra trong quá trình đóng rắn ngưng tụ axetoxysilan – silanol
Các chất độn được sử dụng chủ yếu là silica khói được xử lý bề mặt bằng dầu silan như
hexametyldisilazan hay D
4
, và bột CaCO
3
được xử lý bề mặt bằng các tác nhân hữu cơ như axit
stearic. Chất hóa dẻo được bổ sung nhằm làm tăng tính xúc biến và khả năng bám dính của sản
phẩm, thường là các loại nhựa PDMS lỏng dạng MD
x
M. Khi cần tăng khả năng bám dính trên
các bề mặt khó bám dính như thủy tinh, kim loại hay nhựa, người ta bổ sung các tác nhân tăng
tính bám dính như γ-aminopropyltrimetoxysilan, γ-glyxidoxypropyltrimetoxysilan và

β-cyanoetyltrietoxysilan. Các phụ gia khác bao gồm các loại oxit sắt và oxit đất hiếm nhằm tăng
khả năng bền nhiệt, platin để tăng khả năng chống cháy, các loại bột màu
V. PHƯƠNG PHÁP ĐÓNG RẮN HYDROSILYL
[1]
1. Cơ sở hóa học
17
Cơ sở hóa học của phương pháp đóng này là phản ứng hydrosilyl giữa một nhóm silicon
hydrit với một olefin để tạo thành cầu nối alkylen dưới tác dụng của chất xúc tác. Cụ thể trong
đóng rắn cao su silicon, đây là phản ứng giữa một hợp chất silicon cao phân tử chứa nhiều nhóm
hydrit với một hợp chất silicon cao phân tử chứa nhiều nhóm vinyl. Một số nghiên cứu đã chỉ ra
rằng bên cạnh nhóm vinyl, nhóm hexenyl cũng có thể tham gia phản ứng hydrosilyl để tạo thành
hệ thống mạng không gian cho hợp chất silicon
[4]
. Phương pháp này có ưu điểm là rất ít tạo ra
các sản phẩm phụ và sản phẩm thu được không bị co ngót.
Phản ứng cộng hợp nhóm hydrit vào olefin có thể xảy ra theo quy tắc Markovnikov hoặc
theo quy tắc phản Markovnikov tùy thuộc vào loại olefin và xúc tác, tuy nhiên đối với các loại
cao su chứa nhóm vinyl thì 95% sản phẩm thu được là sản phẩm cộng hợp β. Xúc tác thường
được sử dụng cho phản ứng hydrosilyl là những hợp chất dạng phức của các kim loại chuyển tiếp
thuộc nhóm VIIIB mà thông dụng nhất là các phức của platin, kế đến là các phức của rodi hóa trị
I. Trong công nghiệp cao su silicon, người ta thường dùng các phức platin - silicon tan được
trong nước như phức platin - divinyltetrametylsilioxan (xúc tác Karstedt) do chúng có tỷ lệ thu
hồi cao và đạt hoạt tính tốt ở nồng độ thấp tới 1 - 2 ppm
[5]
.
Hình 16. Phản ứng hydrosilyl giữa một nhóm hydrit silicon với một olefin
Trong quá trình khâu mạng cao su silicon, bên cạnh phản ứng chính, còn có thể xảy ra một
số phản ứng phụ. Do thông thường người ta sử dụng dư silicon hydrit nhằm tăng tốc độ phản ứng
nên các phản ứng phụ cũng chủ yếu là của hợp chất này. Đầu tiên có thể kể đến phản ứng phân
ly xảy ra trên đầu mạch chứa nhóm hydrit của silicon hydrit để tạo thành một polyme silicon mới

và hợp chất silan dạng hơi. Kế đến là phản ứng thủy phân của các silicon hydrit để tạo thành hợp
18
chất silanol, hợp chất silanol này sau đó có thể tham gia ngưng tụ với chính silicon hydrit để tạo
thành cao su silicon với mật độ khâu mạng cao hơn. Bên cạnh đó còn có thể xảy ra phản ứng trao
đổi vinylsiloxan - hydrit khi sử dụng xúc tác hoạt tính thấp và phản ứng đồng phân hóa olefin
chuyển nhóm vinyl đầu mạch vào giữa mạch polyme silicon.
Hình 17. Phản ứng trao đổi vinylsiloxan – hydrit
2. Nguyên liệu và phương pháp gia công
Cao su silicon đóng rắn hydrosilyl thường được chuẩn bị dưới dạng hai thành phần với nhiệt
độ đóng rắn phụ thuộc vào yêu cầu gia công, tuy nhiên trong một số trường hợp có thể dùng hệ
thống đóng rắn một thành phần, khi đó bắt buộc phải đóng rắn ở nhiệt độ cao. Hiện nay, có hai
phương pháp gia công chính dựa trên phản ứng hydrosilyl là phương pháp ép phun cao su lỏng
(Liquid Injection Molding) và phương pháp tạo hình cao su xốp. Hai nguyên liệu chính để sản
xuất cao su silicon theo phương pháp hydrosilyl là polydimetylsiloxan mạch thẳng chứa các
nhóm hydrit hoạt động (PDMS - hydrit) và polydimetylsiloxan mạch thẳng chứa các nhóm vinyl
hoạt động ở hai đầu mạch và trên mạch polyme (PDMS - vinyl), tính chất sản phẩm khi đó có thể
dễ dàng được kiểm soát thông qua kiểm soát tỷ lệ hai thành phần chính này. Bên cạnh các chất
xúc tác, người ta còn thường sử dụng các chất ức chế xúc tác nhằm giảm hoạt tính của xúc tác,
tăng thời gian lưu cho sản phẩm trong khuôn, giúp cho quá trình gia công được thuận lợi.
Về lý thuyết, người ta mong muốn hệ xúc tác - ức chế xúc tác có khả năng duy trì thời gian
lưu vĩnh cửu ở điều kiện thường và xúc tác ngay lập tức phản ứng hydrosilyl khâu mạng ở nhiệt
độ cao. Tuy nhiên, trên thực tế, các hệ xúc tác - ức chế xúc tác không bao giờ đạt được yêu cầu
này. Một phương pháp thông dụng để ức chế xúc tác là sử dụng các ligan có khả năng tạo phức
bền với platin. Các ligan như photphin và amin có khả năng ức chế xúc tác rất tốt do khả năng
tạo phức rất bền với platin, nhưng điều này đồng thời cũng ngăn chặn phản ứng hydrosilyl xảy ra
ngay cả ở điều kiện nhiệt độ cao. Các ligan thường được sử dụng là những hợp chất hữu cơ
không no như các muối axetylen dicacboxylat, các muối fumarat và maleat, các hợp chất enyen
và các loại rượu axetylenic. Đặc biệt, các muối fumarat và maleat có thể chuyển từ chất ức chế
xúc tác sang thành chất xúc tác phản ứng hydrosilyl thông qua việc phản ứng với các nhóm
19

hydrit của cao su silicon
[6]
. Một hướng ức chế xúc tác khác là cô lập xúc tác platin sử dụng
cyclodextrin, các loại nhựa nhiệt dẻo hoặc các hợp chất silicon hữu cơ. Trong các công thức
đóng rắn một thành phần, việc sử dụng các chất ức chế xúc tác có thể đẩy nhiệt độ hoạt hóa của
xúc tác lên tới trên 100
o
C. Tốc độ của quá trình đóng rắn khi sử dụng hệ xúc tác - ức chế xúc tác
tăng nhanh khi tăng nhiệt độ đóng rắn.
Trong phương pháp ép phun cao su lỏng, người ta có thể sử dụng hệ đóng rắn một thành
phần hay hai thành phần và đóng rắn ở nhiệt độ cao. Đối với cao su đóng rắn hai thành phần, hai
thành phần đó thường là:
 Thành phần A: Bao gồm PDMS - vinyl, chất gia cường, chất độn trở và hệ xúc tác - ức
chế xúc tác.
 Thành phần B: Bao gồm PDMS – hydrit, chất độn gia cường, chất độn trơ, bột màu và
chất ổn định.
Hai thành phần này được trộn với nhau ngay trước khi gia công để tạo thành chất lỏng có độ
nhớt ban đầu thấp (khoảng 1000 - 20000 cP), sau đó được đưa vào máy ép phun áp lực thấp
(khoảng 2 - 20 MPa) để phun vào khuôn, cao su lỏng được định hình và đóng rắn trong khuôn để
tạo thành sản phẩm cuối cùng. Với nhiệt độ đóng rắn thông thường vào khoảng 150 - 260
o
C, một
chu kỳ sản xuất thường kéo dài từ 10 - 40 giây. Đây là một phương pháp gia công nhanh chóng,
tiện lợi, gia công được những sản phẩm phức tạp và tận dụng được sự phát triển của ngành sản
xuất chất dẻo, do vậy đang ngày càng được quan tâm. Những sản phẩm của phương pháp này
bao gồm phích cắm, đai chữ O, linh kiện bàn phím máy vi tính, đầu vú giả, van, các dụng cụ y tế
và thể thao
Trong phương pháp tạo hình cao su xốp, người ta sử dụng hệ đóng rắn hai thành phần ở
nhiệt độ phòng. Hai thành phần thường sử dụng là:
 Thành phần A: Bao gồm PDMS - vinyl, chất gia cường, chất độn trơ, hệ xúc tác - ức chế

xúc tác, nước và rượu. Ngoài ra còn có thể bổ sung chất tạo nhũ nếu tiến hành đổ xốp
trong môi trường nhũ tương.
 Thành phần B: Bao gồm PDMS – hydrit, chất độn gia cường, chất độn trơ, bột màu và
chất ổn định.
Hai thành phần trên được trộn với nhau ở điều kiện thường. Khi đó, trong hỗn hợp sẽ diễn ra
song song hai phản ứng: (1) phản ứng thủy phân xúc tác platin của nhóm hydrit trên PDMS trong
môi trường nước hoặc rượu để tạo thành hợp chất silanol và khí hydro, đây là phản ứng tạo bọt,
và (2) phản ứng khâu mạng hydrosilyl làm tăng dần độ nhớt của hỗn hợp cho tới khi tạo thành
20
sản phẩm khâu mạng hoàn chỉnh. Quá trình đóng rắn này thường diễn ra trong khoảng 20 phút,
sản phẩm thu được là cao su silicon xốp vách hở. Tính chất của sản phẩm thu được phụ thuộc
nhiều vào khả năng điều chỉnh quá trình đóng rắn của người tiến hành. Kích thước của các
khoảng trống có thể được điều chỉnh thông qua việc lựa chọn chất độn do chúng đóng vai trò
như các trung tâm tạo bọt trong quá trình đổ xốp.
Hình 18. Phản ứng thủy phân hydrit tạo khí H
2
trong tạo hình cao su xốp
VI. TÍNH CHẤT CỦA CAO SU SILICON
[7]

Cao su silicon có cả những tính chất của một vật liệu vô cơ lẫn một vật liệu hữu cơ, bên
cạnh đó còn có những tính chất hết sức khác biệt mà không một loại cao su hữu cơ nào có được.
Cao su silicon có tính chất điện tốt, độ ổn định hóa học và tính chịu lửa cao, khả năng chịu nhiệt
độ cao và nhiệt độ thấp rất tốt. Do vậy, chúng được dùng rất nhiều trong các lĩnh vực công
nghiệp để cải thiện tính chất và chức năng của các sản phẩm bao gồm các thiết bị điện - điện tử,
các thiết bị tự động trong văn phòng, xe hơi, các sản phẩm thực phẩm, các vật dụng gia đình và
nhiều sản phẩm khác.
1. Tính chất chung của cao su silicon
Liên kết siloxan –Si–O–Si– tạo nên mạch chính của cao su silicon có độ ổn định cao với
năng lượng liên kết vào khoảng 433 kJ/mol, cao hơn năng lượng liên kết vào khoảng 355 kJ/mol

của liên kết cacbon –C–C–. Do đó, so sánh với các hợp chất polyme hữu cơ nói chung, cao su
silicon có khả năng chịu nhiệt và ổn định hóa học cao hơn, khả năng chống cháy tốt hơn, khả
năng chống chịu thời tiết cũng như bức xạ tốt hơn và các tính chất điện vượt trội hơn.
Bên cạnh đó, lực liên kết giữa các phân tử cao su silicon khá thấp, các phân tử có xu hướng
hình thành những cấu trúc xoắn cuộn, do vậy cao su silicon có tính co giãn cao, khả năng chịu
nén tốt và khả năng chống chịu tốt với nhiệt độ thấp. Ngoài ra, các nhóm metyl nằm bên ngoài
cấu trúc xoắn cuộn có khả năng quay tự do tạo cho cao su silicon tính kỵ nước và khả năng
chống bám dính tốt.
21
Hình 19. Cấu trúc xoắn cuộn của cao su silicon
2. Khả năng chịu nhiệt của cao su silicon

Cao su silicon có khả năng chống chịu nhiệt độ cao tốt hơn nhiều so với loại cao su hữu cơ.
Cao su silicon có thể được sử dụng trong thời gian rất dài ở điều kiện nhiệt độ lên tới 150
o
C mà
gần như không bị suy giảm tính chất, thậm chí nó có thể duy trì khả năng sử dụng trong thời gian
trên 10000 giờ ở điều kiện nhiệt độ lên tới 200
o
C. Một số sản phẩm cao su silicon có thể chịu
được nhiệt độ trên 350
o
C trong những khoảng thời gian ngắn. Chính vì vậy mà cao su silicon rất
thích hợp để sử dụng trong những môi trường nhiệt độ cao.
Bên cạnh đó, cao su silicon còn có khả năng chống chịu tuyệt vời đối với điều kiện nhiệt độ
thấp, một tính chất mà các loại cao su hữu cơ không có được. Điểm hóa giòn của các cao su hữu
cơ thông thường là khoảng – 20
o
C đến – 30
o

C, trong khi đó đói với các cao su silicon điểm hóa
giòn có thể thấp tới – 60
o
C đến – 70
o
C. Tại vùng nhiệt độ mà cao su hữu cơ đã trở nên giòn thì
cao su silicon vẫn duy trì được tính mềm dẻo. Một vài sản phẩm cao su silicon đặc biệt có thể
chống chịu nhiệt độ xuống tới – 100
o
C và thấp hơn nữa.
Về cơ bản, cao su silicon trở nên cứng hơn khi được gia nhiệt trong không khí, cùng với đó
là sự suy giảm khả năng dãn dài, tuy nhiên nếu được gia nhiệt trong môi trường kín khí thì cao
22
su silicon lại trở nên mềm đi, làm giảm tuổi thọ sử dụng của vật liệu. Cả hai vấn đề này đều do
sự phá hủy cấu trúc polyme dưới tác dụng của nhiệt độ cao gây ra, để hạn chế nó người ta cần
phải điều chỉnh lại thành phần hỗn hợp cao su sao cho phù hợp với điều kiện sử dụng nhất định.
Hình 20. Modul cứng của một số loại cao su phụ thuộc vào nhiệt độ
23
Hình 21. Sự thay đổi độ giãn dài khi đứt của cao su silicon và cao su cloropren dưới tác
dụng của nhiệt độ cao
3. Khả năng chịu thời tiết của cao su silicon
Cao su silicon có khả năng chịu thời tiết tuyệt vời. Khí ozon sinh ra bởi hồ quang điện nhanh
chóng làm suy giảm nghiêm trọng tính chất của hầu hết các loại cao su hữu cơ trong khi hầu như
không gây ra bất cứ ảnh hưởng đáng kể nào lên cao su silicon. Ngoài ra, cao su silicon có thể
tiếp xúc với các điều kiện thời tiết như gió, mưa và tia UV trong một khoảng thời gian dài mà
gần như không bị suy giảm các tính chất cơ - lý.
4. Khả năng chống chịu nước và hơi nước của cao su silicon
Cao su silicon có thể ngâm trong nước (nước lạnh, nước ấm hay nước sôi) trong một thời
gian dài với độ hấp thụ nước khoảng 1%, các tính chất cơ - lý và tính chất điện của vật liệu hầu
như không bị ảnh hưởng. Thông thường, dưới áp suất khí quyển, hơi nước hầu như không gây

suy giảm tính chất của cao su silicon, tuy nhiên ảnh hưởng của hơi nước lên tính chất của cao su
silicon lại tăng theo áp suất. Hơi nước ở áp suất cao và nhiệt độ cao (trên 150
o
C) có thể gây phá
vỡ mạch polyme siloxan và làm suy giảm tính chất của cao su silicon. Điều này có thể được cải
thiện trong quá trình gia công sản phẩm thông qua việc lựa chọn tác nhân đóng rắn thích hợp,
thay đổi điều kiện đóng rắn và sau đóng rắn.
Bảng 4. Khả năng chịu thời tiết của một số loại cao su
24
5. Khả năng chịu dầu, dung môi và các hóa chất khác của cao su silicon
Cao su silicon có khả năng chịu dầu vượt trội ở điều kiện nhiệt độ cao. Trong số các loại cao
su hữu cơ, cao su nitril và cao su cloropren có khả năng chịu dầu tốt hơn cao su silicon trong
khoảng nhiệt độ dưới 100
o
C, nhưng ở khoảng nhiệt độ cao hơn 100
o
C khả năng chịu dầu của cao
su silicon cao hơn rất nhiều so với hai loại cao su đó.
Cao su silicon có khả năng chống chịu tuyệt vời đối với dung môi và các hóa chất khác, nó
gần như không bị ảnh hưởng bởi các hợp chất hữu cơ có cực như anilin hay ancol cũng như các
dung dịch axit, bazơ nồng độ thấp 10 - 15%. Tuy nhiên, silicon bị trương nở trong các hợp chất
hữu cơ không cực như benzen, toluen và dầu hỏa, nhưng không giống như cao su hữu cơ, cao su
silicon không bị phân hủy hoặc hòa tan và có thể quay trở lại trạng thái ban đầu khi dung môi
được tách ra. Bên cạnh đó, cao su silicon cũng bị ảnh hưởng bởi các dung dịch axit và bazơ
mạnh, gây ra sự mềm hóa và giảm độ bền của vật liệu, do vậy không nên sử dụng cao su silicon
trong các môi trương có tính axit hay bazơ mạnh.
25