一.矽膠

矽膠英文為Silicone,是由矽礦磨成矽砂後提煉出二氧化矽,是一種高活性吸附材料。不溶於水和任何溶劑,無毒無味,化學性質穩定,除強鹼、氫氟酸外不與任何物質發生反應。矽膠因其製造方法不同而形成不同的結構特性。它的特點包括:高吸附性能、熱穩定性好、化學性質穩定、有較高的機械強度。矽膠因其防水絕緣的特質也非常符合工業上密封與按壓的需求,可以確保產品的穩定性。在耐溫上,矽膠可承受溫度從 -40℃到 230℃,加上其本身不具毒性,因此特別適合用於食品業及生物醫療領域。達豐正業是專業的矽膠工廠,專注於矽膠客製開發,使用的矽膠原料符合食品級矽膠標準,食品級矽膠產品經過台灣SGS檢驗,為客戶提供專業矽膠代工服務。

矽在地球表面的元素中存量(近二十八%)僅次於氧,主要成分為二氧化矽,是高純度金屬矽生產的重要基礎材料。矽礦磨成矽砂後經用碳熱法將矽砂及碳質還原劑在礦熱爐內進行冶煉製得出金屬矽(矽純度為97%~98%)。金屬矽又稱工業矽或結晶矽,是一種化學物質,也被稱作金屬二矽。它是由金屬元素鈉和矽元素組成的化合物,通常是白色或淡灰色的固體。它是一種非常穩定的化合物,具有高熔點和高硬度,可以用作工業和化學製造的基礎材料。電子元器件用的矽和有機矽都是從矽礦中提煉出來的。首先從矽礦中提煉出來的金屬矽是工業級的矽,然後工業級的矽經過進一步的提煉得到化學級的矽。最後,化學級的矽經過更進一步的提煉得到電子級的矽,它是用於製作半導體,以多晶、單晶形態呈現的高純度金屬矽(超純矽),工藝要求極高。(工業級的矽純度<化學級的矽純度<電子級的矽純度)

有機矽是一種由矽元素與碳元素組成的化合物。它的成分結構中包含有碳鍵,可以和其他有機物質連接在一起,因此有機矽可以用來製造各種含有矽和碳的有機化合物,例如樹脂和高分子材料。有機矽在化妝品和醫療產品中也常見,因為它具有防腐蝕、防氧化和抗菌的性質。

矽膠屬於有機矽,主成份為非晶態二氧化矽故稱矽膠(Silicone),中國大陸俗稱為硅膠(或硅橡膠 Silicone Rubber)。矽膠起源於美國道氏化學(DowChemica)與康寧玻璃(Coringglass)在1943年合資成立的道康寧公司(DowCoring Company)所研開出來。其良好的絕緣性、防水、耐溫候、耐老化、抗紫外線輻射、無毒等特性到今天被廣泛的使用且範圍越來越廣。矽膠具有優異的耐熱性和化學穩定性,因此在很多領域都有廣泛的應用。它不僅作為航空、尖端技術、軍事技術部門的特種材料使用,而且也用於民生各領域,其應用範圍已擴到:建築、電子電氣、紡織、汽車、機械、皮革造紙、化工輕工、醫藥醫療、食品加工行業等。食品級矽膠可以直接跟食品接觸,無毒,環保,無污染。食品級矽膠原料對本身安全要求非常高,原料需經符合SGS、CTI等檢測機構認,證符合FDA、LFGB等檢測標準,是一種值得信賴的原料。常見的食品級矽膠產品如矽膠禮品,矽膠日用品、矽膠廚房用品、飲水機、咖啡機導流管道、嬰兒奶瓶吸管、食品級矽膠碗、矽膠湯匙、矽膠吸管等。

依矽膠成份可分為有機矽和無機矽兩大類

  • 有機矽是一種有機矽化合物,通俗的講就是化學家把石英砂中的矽和有機大分子結合起來,創造出一種“複合”新材料,人們叫它“有機矽”。有機矽既有無機物的特點,又有有機物的長處,能承擔其他材料難以負擔的任務。有機矽具有耐高低溫、耐氣候老化、電氣絕緣、耐臭氧、憎水、難燃、無毒無腐蝕和生理惰性等許多優異性能,有的品種還具有耐油、耐溶劑、耐輻照的性能。與其他高分子材料相比,有機矽產品的最突出性能是優良的耐溫特性、介電性、耐候性、生理惰性和低表面張力。

有機矽按硫化溫度又分為高溫硫化型和室溫硫化型。高溫硫化根據形態分為固態矽膠(熱硫化矽膠HTV)和液態矽膠(LSR)。常聽見的固態矽膠也稱熱硫化矽膠HTV,原料使用模壓(熱壓)、擠出、壓延等工法來成型,這類矽膠在耐冷熱、耐老化方面有很好的表現。液態矽膠(LSR)原料為液態狀,流動性高,因此生產方式以射出成型為主,同時液態矽膠本身具有很高的透明度,適合用在對清潔要求較高的醫療器材及嬰兒產品上。室溫硫化型又分為單組份室溫硫化矽膠RTV1和雙組份室溫硫化矽膠RTV2。雙組份組分室溫硫化矽膠也叫RTV2或AB膠,又可分為縮合型室溫硫化矽膠(室溫濕氣硫化)和加成型室溫硫化液體矽膠(室溫或加熱硫化)。

  • 無機矽學名叫做“二氧化矽微粉”是一種由矽土中的矽酸鈉與硫磺酸製成的無定型成品。無機矽由自然界中存在的礦物經洗滌、加工後成為粒狀或珠狀。它的結構非常像一個海綿體,由互相連通的小孔構成一個巨大的表面積的毛細孔吸附系統,能吸附和保存水氣。無機矽膠是一種高活性吸附材料,通常是用矽酸鈉和硫酸反應,並經老化、酸泡等一系列後處理過程而製得。

無機矽膠又分為細孔矽膠、B型矽膠、粗孔矽膠,其主要成分是二氧化矽,是一種由矽砂中的矽酸鈉與硫磺酸反應,並經過老化、酸泡等一系列後處理過程而製得的無定形的成品,通常為透明或乳白色粒狀固體,是一種高活性吸附材料。它由矽酸鈉和硫酸反應而成,化學式為mSi02.nH20。它是一種非晶狀物質,加工後成為粒狀或珠狀,不溶於水和任何溶劑,無毒無味,化學性質穩定。除了強鹼和氫氟酸之外不與任何物質反應。無機矽膠因製造方法不同而產生不同的微孔結構·它的化學組份和物理結構決定了它有許多其他同類材料難以取代的特點,例如吸附性能高、熱穩定性好、化學性穩定、機械強度高等。

無機矽化物,可分為可溶性矽酸鹽,包括矽酸鈉、矽酸鉀、矽酸鉀鈉、矽酸裡、矽酸季鉸不溶性矽酸鹽,包括矽酸鈣、矽酸鋁、矽酸鎂、矽酸鉛、矽酸鋁鎂、矽酸電等;無定形二氧化矽,包括矽溶膠、矽膠、氣相二氧化矽、沈澱二氧化矽;沸石分子篩,包括低矽系列、中矽系列、高矽系列三類沸石分子篩等;矽元素及其非金屬氧化物,包括單晶矽、多晶矽碳化矽、氮化矽,矽的鹵素化合物等。

二.橡膠

橡膠英文為Rubber,是指具有可逆形變的高彈性聚合物材料,在室溫下富有彈性,在很小的外力作用下能產生較大形變,除去外力後能恢覆原狀。橡膠屬於完全無定型聚合物,它的玻璃化轉變溫度(T g)低,分子量往往很大,大於幾十萬。

橡膠一般可分為天然橡膠與合成橡膠二種。天然橡膠則是由三葉橡膠樹所分泌的乳汁,經由凝固、加工等過程而得,產量約佔40%左右。合成橡膠合以天然氣、煤及石油等原料為基礎,通過化學方法得到單體,然後再聚合成一定溫度範圍內具有高度的彈性高分子化合物,可用來替代天然橡膠,產量約佔60%左右。

橡膠可分為天然橡膠與合成橡膠

  • 天然橡膠是指從巴西橡膠樹上采集的天然膠乳,經過凝固、幹燥等加工工序而製成的彈性固狀物。天然橡膠在常溫下具有較高的彈性,稍帶塑性,具有非常好的機械強度,滯後損失小,在多次變形時生熱低,因此其耐屈撓性也很好,並且因為是非極性橡膠,所以電絕緣性能良好。另外,天然橡膠具有更大的結構規則性,更高的生膠強度和更快的硫化速率。目前天然橡膠已成為許多行業(包括輪胎,手套,橡膠地毯等)中最重要的原料之一。
  • 合成橡膠是由人工合成的高彈性聚合物。也被叫做合成彈性體,是三大合成材料之一,其產量僅次於合成樹脂、合成纖維。按單體種類可以分為天然橡膠NR、聚丁二烯橡膠BR、丁晴橡膠NBR、丁苯橡膠SBR、氯丁橡膠CR )、異戊二烯橡膠IR、丁基橡膠IIRR、氫化丁晴橡膠HNBR、乙丙橡膠EPM\\EPDM、氟橡胶FPM等。

三.塑膠

塑膠英文為Plastics,是指以高分子量的合成樹脂為主要組分,加入適當增加劑,如增塑劑、穩定劑、阻燃劑、潤滑劑、著色劑等,在加工完成時裡現固態形狀,在製造以及加工過程中,可以藉[流動](flow)來造型。經加工成型的塑性(柔韌性)材料,或固化交聯形成的剛性材料。

合成樹脂是塑膠的最主要成分,其在塑膠中的含量一般在40%~100%。由於含量大,而且樹脂的性質常常決定了塑膠的性質,所以人們常把樹脂看成是塑膠的同義詞。例如把聚氯乙烯樹脂與聚氯乙烯塑膠、酚醛樹脂與酚醛塑膠混為一談。其實樹脂與塑膠是兩個不同的概念。樹脂是一種未加工的原始聚合物,它不僅用於製造塑膠,而且還是塗料、膠粘劑以及合成纖維的原料。而塑膠除了極少一部分含100%的樹脂外,絕大多數的塑膠,除了主要組分樹脂外,還需要加入其他物質。

根據不同的理化特性,塑膠分為熱固性塑膠和熱塑性塑膠

  • 熱固性塑膠(Thermosetting Plastics)

指的就是在加工成形時需要加熟才會固化的塑膠。加熱後會使分子造結合成網狀型態但結合成網狀聚合體即使再加熱也不會軟化,顯示出所謂的不可逆變化,是分子構造發生變化(化學變化)所致。如酚醛、服醛、三聚氰胺甲醛、環氧、不飽和聚酯等塑膠,都是熱固性塑膠。

  • 熱塑性塑膠(ThermoplasticPlasties)

指的是加熱之後會融化的塑膠。加熱後會熔化可流動至模具,冷後成型,再加熱後會熔化的塑膠:即可運用加熱冷卻,使其産生可逆變化(液態一一固態),是所謂的物理變化所致。包括尼龍(Nylon )、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯(PS)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC )、聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(鐵氟龍, PTFE)等,都是熱塑性材料。

四.矽膠與塑膠及橡膠的差別

十多年前矽膠產品即開始普及,但卻常被誤認為塑膠或橡膠產品。矽膠產品的問世旨在取代具污染性的塑膠和橡膠。前者與後兩者最大的差別,在於塑膠和橡膠產品遇熱會釋出有毒物質,矽膠在製作過程有毒成份即已被完全釋放抽離,且本身可耐230度的高溫。塑膠和橡膠有壽命的限制,使用一段時間即會變硬、變脆。矽膠安全又耐用,可大幅減少資源消耗。

  • 矽膠跟塑膠的差別

矽膠與塑膠的差別很明顯,可從以下四點判別:

1.從觸控手感來看,矽膠及橡膠的手感比較柔軟舒服細膩,並且具有一定的彈性,則塑膠是完全沒有彈性的,具有一定的鋼性,因為塑膠比較硬,比較脆。

2.從拉伸應力-應變曲線上看,塑膠在拉伸初期表現出較高的楊氏模量,應力-應變曲線有一個陡升的階段,而後產生屈服、延展和斷裂(脆性塑膠不發生屈服變形,直接斷裂);矽膠及橡膠則通常在微小變形階段有一個明顯的應力上升,而後則進入平緩上升階段,直至即將斷裂時應力應變曲線才表現出一個陡升區(通常導致最終應力陡升的原因是應變誘導結晶)。矽膠及橡膠的斷裂伸長率通常遠大於塑膠材料。

3.從熱力學角度上看,塑膠在使用溫度範圍內處於材料玻璃化溫度以下(玻璃態),而矽膠及橡膠則工作於其玻璃化溫度以上的高彈態。

4.最本質的區別在於塑膠發生形變時塑性變形,而矽膠及橡膠是彈性變形。換句話說,塑膠變形後不容易恢復原狀態,而矽膠及橡膠相對來說就容易得多。塑膠的彈性是很小的,通常小於100%,而矽膠及橡膠可以達到1000%甚至更多。

  • 矽膠與橡膠的差別

矽膠和橡膠都是擁有彈性的高分子材料,只不過矽膠比普通橡膠具有更多的特殊性能。矽膠比其他橡膠等彈性材料更耐冷耐熱。在高溫下,矽膠的性能變化較小,矽膠會表現出優異的拉伸和撕裂性能。天然橡膠在80°C時開始變質,在120°C時會融化。矽膠可以在230°C的溫度下工作。因此,與橡膠相比,矽膠具有更好的阻燃性,矽膠能夠在比橡膠高得多的溫度下正常工作。對於高溫應用的行業,矽膠會是更好的選擇。

與此同時,矽膠構造中的矽氧鍵比其他橡膠或彈性材料的碳碳雙鍵更穩定。橡膠的損傷會隨著外界壓力溫度的變化和紫外線的照射而增加。例如:紫外線的照射會影響橡膠的密度、顏色、硬度和質地等性能,最終可能會導致橡膠發生撕裂。

矽膠的性能不會受紫外線或極端溫度的影響。比起橡膠來,矽膠不僅更耐臭氧、耐風化和紫外線的環境,而且對真菌具有高度的抵抗力,對化學物質具有更廣泛的耐化學性,經常用於戶外應用,如門和窗戶的密封。相比之下橡膠較容易龜裂老化。

在常溫下,矽膠的拉伸強度和撕裂強度稍遜於橡膠,橡膠比矽膠具有更高的拉伸強度、撕裂強度和耐磨性。橡膠通常被用於高磨損的行業應用,如輪胎的胎面和傳送帶。對於易磨損的行業中,天然橡膠會是一個更好的選擇。

矽膠和橡膠的應用都很廣泛,可以在各種各樣的產品中見到它們的身影,包括汽車應用、烹飪烘焙用具、服裝鞋類、電子產品和醫療設備、家居維修和五金工業上用的矽膠密封圈等產品。由於橡膠的彈性、防水、絕緣等特性,使它在如炊具、電子產品、汽車的密封和絕緣手套等應用上比較常見。

對於許多行業來說,矽膠與橡膠等產品的選擇主要是預算和衛生安全的問題。橡膠需要通過添加有毒的添加劑實現穩定的性能。與矽膠不同,高質量的矽膠在生產過程中不需要添加有毒的穩定劑。

矽膠的使用壽命比橡膠更長,可以承受持續的外力和壓力的時間比橡膠長得多,並且在過程中不會腐蝕或開裂,對溫度的抵抗能力比橡膠更強。這些獨特的性能讓矽膠在化學密封、醫療應用和食品加工工業等領域成為更理想的材料和選擇。