矽膠特性有哪些?

矽膠具有許多優良性能，如無毒，與人體相容性好，耐高低溫，耐臭氧，耐紫外線等。隨著人們環保意識的增強與矽膠價格的走低，矽膠也應用越來越廣泛。而各種不同應用的矽膠都有不同的性能，以下介紹矽膠較重要的性能指標。

一.矽膠物理性能

1.機械性能

體現機械性能的參數有硬度，拉伸強度，抗撕強度，斷裂伸長率，回彈性，壓縮戶久變形率等。  矽膠的硬度現在可以做到SHORE-A 0-90度，常用硬度為30-70度，30度以下為低硬度矽膠，70度以上為高硬度矽膠。  

矽膠的拉伸強度一般在10MPa以下，做到11較難，12很難做到。一般來說氣相矽膠要比沉澱矽膠拉伸強度要高。  抗撕強度：常用測度抗撕強度的方法有直角法和半圓法，兩者測試值不同，用直角法測試高抗撕矽膠一般能達到將近50Kgf/cm,用半圓法測試可達35Kgf/cm以上。高抗撕矽膠都是氣相法矽膠。

矽膠的扯斷伸長率一般隨著硬度提高而減小，因而低硬度矽膠的扯斷伸長率要更高，有的可達1000%以上，氣相法矽膠的扯斷伸長率經同硬度的沉定法矽膠要高。 

矽膠的壓縮永久變形率最低的可作到5%以下，這一參數與回彈性有關，但又不盡相同，其是作矽膠膠輥，密封件等產品關注的一個重要參數。  回彈性矽膠重要機械性能之一，高回彈矽膠的回彈性可做到70以上，有的甚至可達80

2.矽膠的熱性能

矽膠比現在的橡膠有更耐高低溫的特性，低溫可耐零下90攝氏度，高溫可 達300攝氏度以上。普通矽膠的工作溫度範圍一般零下40度到零上180度之間。事實上很多時候選用矽膠都是因為其熱性能的優勢才採用的，如在寒冷地 區的冬天，一些橡膠件就必須使用矽膠才行。 

3、矽膠電性能

一般矽膠是絕緣的，特製矽膠才是導電的，判斷矽膠是否導電的參數是體積電阻率，其單位是Ω*m，體積電阻率在109 數值以上 為絕緣矽膠，數值在106－109之間的，為抗靜電矽膠，106 以下的為導電矽膠。

二.矽膠物理性能有哪些

矽膠物性表裡面最重要的物理性能有：1.硬度2.斷裂伸長率3.拉伸強度4.撕裂強度5.反彈性6.壓縮永久變形。以信越CHN-9000系列物性表如下：

1.硬度

材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。矽膠具有0至80的邵氏硬度範圍，這就給予設計師以充分的自由來選擇所需的硬度，以最佳地實現特定的功能。對聚合物基材、填充物和助劑進行不同比例的混合可以實現各種中間的硬度值。同樣地，加熱固化的時間和溫度同樣也能改變硬度，而不會破壞其他的物理特徵。矽膠的硬度現在可以做到SHOREA 0-90度，常用硬度為50-70度，30度以下為低硬度矽膠，70度以上為高硬度矽膠。

對於固體矽膠常見硬度為(邵氏硬度)30A~70A，液態矽膠常見硬度為(邵氏硬度)0A~70A。硬度低於紹0A的液體矽膠也有，但因少用需定做，其需用紹Ｃ硬度計測量。液態矽膠也可生產出80度至90度的材料，但會較脆，不常使用。高於90度的情況下要用紹Ｄ硬度計來測量，這類矽膠硬度很高，但沒什麽彈性。

一般來說：矽膠硬度低於10度時，矽膠撕裂強度低，伸長率大，矽膠制品容易變形；硬度高於40度時，撕裂強度變差，矽膠制品會變脆，容易斷裂或折斷。一般矽膠硬度在20-40°時，撕裂強度、伸長率等是最佳狀態。而最常用的矽膠硬度在(邵氏硬度)50A~70A，如常用的矽膠碗、矽膠餐墊、矽膠管等矽膠日常用品。

2.伸長率

通常是指『極限破裂伸長』或者當樣品斷裂時相對于原長度的所增長的百分比。熱加硫型固態矽膠一般的伸長率範圍在90到1120%之間。氟矽膠一般的伸長率在159到699%之間。液體矽膠一般的伸長率在220到900%之間。不同的加工方法和硬化劑的選擇都能很大程度地改變其伸長率。矽膠的伸長率和溫度有很大關係。矽膠的扯斷伸長率一般隨著硬度提高而減小，因而低硬度矽膠的扯斷伸長率要更高，有的可達1000%以上，氣相法矽膠的扯斷伸長率經同硬度的沉定法矽膠要高。

3.拉伸強度

拉伸強度是在拉伸試驗中，試樣拉伸直至斷裂過程中的最大拉伸應力。熱加硫型固態有機矽膠拉伸強度範圍介於4.0-12.5MPa之間。氟矽膠拉伸強度範圍介於8.7-12.1MPa之間。液體矽膠的拉伸強度範圍介於3.6-11.0MPa之間。矽膠的拉伸強度一般在10MPa以下，做到11較難，12很難做到。一般來說氣相矽膠要比沉澱矽膠拉伸強度要高。

4.撕裂強度

在有切口的樣品上施加力量時阻礙切口或刻痕擴大的抵抗力。即使切開後置於極高的扭應力下，熱加硫型固態矽膠也能不被撕裂。熱加硫型固態矽膠撕裂強度範圍介於9-55 kN/m之間。氟矽膠撕裂強度範圍介於17.5-46.4 kN/m之間。液體矽膠撕裂強度範圍介於11.5-52 kN/m之間。

5.回彈性

物體受外力作用變形後，除去作用力時能恢復原來形狀的性質叫做彈性;回彈性則是用來描述彈性大小的量值。以在規定條件對物體施加作用力後，物體恢復原來形狀的時間，或者反彈力的大小表示。矽膠是一種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，除去外力後能恢復原狀。回彈性矽膠重要機械性能之一，高回彈矽膠的回彈性可做到70以上，有的甚至可達80。

6.壓縮永久變形

矽膠製品的壓縮永久變形關係到硫化矽膠製品的彈性和回復性。彈性和恢復是兩個相互關聯的屬性。有人單純認為矽膠彈性好，恢復快，永久變形小。這種理解是不夠的。當矽膠的變形是由分子鏈的拉伸引起時，其回復(或永久變形的大小)主要由矽膠的彈性決定。如果矽膠的變形伴隨著網路的破壞和分子鏈的相對運動，這部分可以說是不可恢復的，與彈性無關。因此，所有影響矽膠彈性和回復性的因素都是影響硫化矽膠壓縮永久變形的因素。影響矽膠回收能力的因素包括分子間作用力(黏度)、網路結構變化或破壞、分子間位移。有彈性、打擊彈性（回彈性）、彈性與模量、壓縮永久變形、拉伸永久變形等幾個概念。矽膠的壓縮永久變形率最低的可作到5%以下，這一參數與回彈性有關，但又不盡相同，其是作矽膠膠輥，密封件等產品關注的一個重要參數。  

三.矽膠物理性能介紹

1.硬度

材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。矽膠具有0至80的邵氏硬度範圍，這就給予設計師以充分的自由來選擇所需的硬度，以最佳地實現特定的功能。對聚合物基材、填充物和助劑進行不同比例的混合可以實現各種中間的硬度值。同樣地，加熱固化的時間和溫度同樣也能改變硬度，而不會破壞其他的物理特徵。矽膠的硬度現在可以做到SHOREA 0-90度，常用硬度為50-70度，30度以下為低硬度矽膠，70度以上為高硬度矽膠。

邵氏硬度(也叫肖氏，英文SHORE)，是材料硬度的一種測試和表示方法。根據壓痕器的類型不同又可分為3類，肖氏A型，C型，D型，它們的測量原理完全相同，所不同的是測量針的尺寸不同;A型的針尖直徑為 0.8mm，邵 A型硬度計用來測量軟塑膠、矽膠、合成矽膠、氈、皮革;D型的針尖直徑為 0.2mm.即半徑為R0.1。邵D 型硬度計用來測量硬塑膠和硬矽膠、硬樹脂、有機玻璃、熱塑性塑膠、印刷板、纖維等高硬度橡塑材料的硬度測試;C型的測針是一個圓球直徑5mm。邵氏 C型硬度計用來測量泡沫材料和海綿等軟性材料。一般矽膠軟硬度是使用邵氏A型來進行測量。

邵氏A級硬度計有一個較鈍的壓頭和彈力中等的彈簧。當讀數在90以上時，邵氏A級 硬度計就變得不是很精確。對於此類較硬的材料，則使用邵氏D級硬度計。它有一個銳利的壓頭和彈力很強的彈簧，可以穿入較深的深度。

當測量更硬的塑膠時，就使用壓頭更銳利和彈力更強的硬度計，例如洛氏硬度計。而在相反的另一極端，則使用邵氏00級硬度計，以測量軟的凝膠和泡沫矽膠。

大多數材料都能承受住起初的壓力，但隨著時間的推移，由於發生蠕變和鬆弛而會屈服。硬度計的讀數可以即時讀取，也可以在某一特定的延遲時間後、通常是5至10秒鐘後讀取。即時讀數總是會顯示出比延遲讀數較高（或較硬）的讀數。延遲讀數不僅對材料的硬度而且對其彈性而言，均更有代表性。一種較弱、彈性較差的材料，比那些較強、較有彈性的材料更容易發生蠕變。

為了保證資料的有效性，需要有精確的測試步驟。為了獲得精確的讀數，您必須得有一個表面很平整而且足夠厚的試件，以免壓頭受支撐表面的影響。通常所要求的厚度是0.200英寸，但對於變形較小的硬性材料，當厚度較薄時，也能精確地測試。

邵氏硬度的測試方法：

用邵氏硬度計插入被測材料，錶盤上的指標通過彈簧與一個刺針相連，用針刺入被測物表面，錶盤上所顯示的數值即為硬度值。

為了更準確測量矽膠的硬度，在硬度測試過程中，對測試儀器、測試條件、測試樣片、測試讀數等幾個方面有嚴格要求。

　　測試儀器：矽膠產品硬度經邵氏硬度計測量而得，根據不同的原材料特性，又分為邵氏A型硬度計和邵氏C型硬度計。

　　邵氏A型：測試頭為尖針，適用於大部分表面具有一定結構強度，不易刺破的模壓矽膠的硬度測試。常見如：矽膠按鍵、導電膠、矽膠套、矽膠腳墊、密封圈等產品。

　　邵氏C型：測試頭為圓球，適用於特別柔軟，表面容易刺破的矽膠的硬度測試，通常為液態矽膠原料或發泡工藝製作而成的產品，如：矽膠假體、導熱矽膠片、發泡矽膠、EVA、海綿等。

　　測試條件：

　　1.所有矽膠必須在成型後並經自然冷卻至與環境溫度後再進行硬度測試;

　　2.為確保測試資料一致準確，必須製作標準規格的測試樣片進行硬度測試;

　　3.測試樣片標準規格：表面為平面，厚度≥6mm，長寬或直徑≥25mm;

　　4.測試樣片成型溫度及時間(針對固態模壓矽膠)：溫度160±5℃，成型時間300S;

　　5.測試儀器：邵氏A型或邵氏C型硬度計。

　　測試和讀數：

　　測試：以5mm/S的速度壓向測試樣片表面，直至硬度計測試平面與矽膠產品完全貼合，並持續施加壓力至1kg(為確保施加壓力準確，通常通過硬度計測試架，以1kg標準砝碼對其進行施壓)。分別測試前後左右5個點，每個測試點距離>5mm。

　　讀數：讀取每個點測試過程中指標指向的最高值，記錄下每個點的硬度值，並球平均值，所得平均值即使矽膠比較準確的硬度值。

　　矽膠硬度測試的誤區和注意事項：

　　1.對薄片進行硬度測試：測試樣片太薄，墊於薄片底部的物質的硬度會干涉測試結果。如將薄片放置於桌面測試，所測出的硬度值要高於實際硬度;

　　2.對過窄的樣品進行硬度測試：樣片太薄，當硬度計測試針刺入表面時，樣品側壁產生變形，所測得的硬度要低於實際硬度;

　　3.對表面不平整的樣品進行硬度測試：矽膠硬度測試需樣品表面與硬度計測試面完全貼合，表面不平整的樣品無法實現完全貼合，測得的資料定然也不準確。

2.斷裂伸長率

通常是指『極限破裂伸長』或者當樣品斷裂時相對于原長度的所增長的百分比。熱加硫型固態矽膠一般的斷裂伸長率範圍在90到1120%之間。氟矽膠一般的斷裂伸長率在159到699%之間。液體矽膠一般的斷裂伸長率在220到900%之間。不同的加工方法和硬化劑的選擇都能很大程度地改變其斷裂伸長率。矽膠的斷裂伸長率和溫度有很大關係。矽膠的斷裂伸長率一般隨著硬度提高而減小，因而低硬度矽膠的斷裂伸長率要更高，有的可達1000%以上，氣相法矽膠的斷裂伸長率經同硬度的沉定法矽膠要高。

矽膠伸長率試驗機可測試：

拉伸性能，拉伸強度與變形率，拉斷力，抗撕裂性能，熱封強度性能，滾筒剝離試驗，90度剝離，繩類拉斷力，撕裂力，180度剝離，壓縮試驗，彎曲試驗，剪切試驗，頂破試驗等完成不同的試驗。可進行矽膠等的拉伸、撕裂、剝離、壓縮、彎曲、剪切、頂破、戳穿、疲勞等項目的檢測。可根據客戶產品要求按GB、ISO、ASTM、JIS、EN等標準編製，能自動求取較大試驗力，斷裂力，屈服力，焊接強度，抗拉強度，抗壓強度，彎曲強度，彈性模量，伸長率，定伸長應力，定應力伸長等參數。

3.拉伸強度

拉伸強度是在拉伸試驗中，試樣拉伸直至斷裂過程中的最大拉伸應力。熱加硫型固態有機矽膠拉伸強度範圍介於4.0-12.5MPa之間。氟矽膠拉伸強度範圍介於8.7-12.1MPa之間。液體矽膠的拉伸強度範圍介於3.6-11.0MPa之間。矽膠的拉伸強度一般在10MPa以下，做到11較難，12很難做到。一般來說氣相矽膠要比沉澱矽膠拉伸強度要高。

可以從很多種因素當中提高矽膠的拉伸強度與韌性度
1、原材料選擇高拉力氣相法矽膠原料
2、矽膠原料中矽油添加過多導致拉力變差現象
3、混煉膠成型硫化劑為均勻分配，導致流動性下降拉升度，抗撕裂度變小
4、成型硫化過程中時間太短，產品出現發軟現象，導致拉升度無法回彈。

矽膠材料的斷裂伸長率和拉伸強度是決定矽膠產品結構強度的兩個重要因素。

斷裂伸長率：當成型後的矽膠產品被拉斷時，最大位移值與初始長度的比值。簡單說就是產品被拉斷時，比初始狀態拉長了多少倍。斷裂伸長率以百分比表示(%)

拉伸強度：成型後的矽膠標準單位試片被撕裂時，所需要的作用力。單位是兆帕(MPa)

兩者的共性和關係：

在一定程度上決定原料成型後是否容易破裂，以及是否能完成一些特殊結構生產，和滿足特殊需求。 氣象法矽膠的斷裂拉伸率和拉伸強度要優於沉澱法矽膠。 矽膠的拉伸強度和斷裂伸長率普遍優於橡膠。

容易產生的誤區：

通常，較低硬度原料的斷裂伸長率要高於較高硬度原料。但並不代表其拉伸強度也會更好;斷裂伸長率較好的膠料並不代表拉伸強度也會更好，反之亦然

4.撕裂強度

矽膠撕裂強度是指在有切口的樣品上施加力量時阻礙切口或刻痕擴大的抵抗力。 即使切開後置於極高的扭應力下，熱加硫型固態矽膠也能不被撕裂。 加熱硫型固態矽膠撕裂強度範圍介於9-55 kN/m之間。 氟矽膠撕裂強度範圍介於17.5-46.4 kN/m之間。液體矽膠撕裂強度範圍介於11.5-52 kN/m之間。 

常用測度抗撕強度的方法有直角法和半圓法，兩者測試值不同，用直角法測試高抗撕矽膠一般能達到將近50Kgf/cm,用半圓法測試可達35Kgf/cm以上。高抗撕矽膠都是氣相法矽膠。

撕裂測試方法為將拉伸機上下兩端的夾子分別夾住“凹”型樣品的左右兩側，上夾向上拉伸下夾則固定不動，在上夾上升的過程中拉伸機會將使用的力量和數值回饋電腦端的app上再經過轉化得出最終的撕裂數值，在電腦轉化之前需要手動輸入產品的壁厚電腦計算會以輸出的壁厚為標準進行計算，所以壁厚切勿輸出錯誤。而在撕裂測試過程中上夾會夾住無限上拉直至產品裂開，電腦在不斷攀升的數值也會瞬間停止轉化資料。而拉伸其實可以撕裂測試並無太大差異，只是外觀形狀上有略微差距，在曝氣管矽膠膜片拉伸中上夾夾住“工”型樣品上端上升直至裂開，輸出壁厚電腦計算拉伸強度最終得出結論。（注：拉伸機會一直向上拉伸直至樣品斷裂，同時將資料回饋給到電腦端，電腦端會介紹曝氣管矽膠膜片斷裂數值並進行轉化，最終進行列印即可。）

5.回彈性

物體受外力作用變形後，除去作用力時能恢復原來形狀的性質叫做彈性;回彈性則是用來描述彈性大小的量值。以在規定條件對物體施加作用力後，物體恢復原來形狀的時間，或者反彈力的大小表示。矽膠是一種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，除去外力後能恢復原狀。回彈性矽膠重要機械性能之一，高回彈矽膠的回彈性可做到70以上，有的甚至可達80。


矽膠回彈性是矽膠受力變形中可恢復的彈性變形大小的一種表徵手段。 矽膠分子間的相互作用會妨礙分子鏈段運動，作用於矽膠分子上的力一部分用於克服分子間的黏性阻力，另一部分使分子鏈變形，它們構成了矽膠的黏彈性。所以矽膠既有高彈性，又有黏性。

回彈性能檢測採用回彈測試儀進行檢測，設備採用光電測頭的高度-位置測量原理進行測量，測量值以平臺為基準“零位”。測量時先利用下壓機構將膠條工裝壓在平臺上，並測量一個壓緊的高度。然後下壓機構瞬間釋放將膠條壓板抬起，光電測頭對膠條的回彈過程進行測量，並繪製回彈量—時間曲線。設備的嵌入式智慧模組可設置釋放後的10個時間點（可預設時間點數量）的回彈量持續測量、分析、記錄等。設備具有資料輸出功能，且配備上位機軟體，可將測量資料上傳到上位機進行分析、處理。

另外還有落球法及擺錘法。落球法是用一定品質的鋼球打在矽膠試樣上，側其回彈性。擺錘法是利用一定為能的擺錘衝擊試樣，測定擺錘在衝擊前後為能的百分比。

6.壓縮永久變形

矽膠製品的壓縮永久變形關係到硫化矽膠製品的彈性和回復性。彈性和恢復是兩個相互關聯的屬性。有人單純認為矽膠彈性好，恢復快，永久變形小。這種理解是不夠的。當矽膠的變形是由分子鏈的拉伸引起時，其回復(或永久變形的大小)主要由矽膠的彈性決定。如果矽膠的變形伴隨著網路的破壞和分子鏈的相對運動，這部分可以說是不可恢復的，與彈性無關。因此，所有影響矽膠彈性和回復性的因素都是影響硫化矽膠壓縮永久變形的因素。影響矽膠回收能力的因素包括分子間作用力(黏度)、網路結構變化或破壞、分子間位移。有彈性、打擊彈性（回彈性）、彈性與模量、壓縮永久變形、拉伸永久變形等。矽膠的壓縮永久變形率最低的可作到5%以下，這一參數與回彈性有關，但又不盡相同，其是作矽膠膠輥，密封件等產品關注的一個重要參數。

矽膠的變形是由於分子鏈的伸張引起的，它的恢復（或者永久變形的大小）主要由矽膠的彈性所決定，如果矽膠的變形還伴有網路的破壞和分子鏈的相對流動，這部分可以說是不可恢復的，它是與彈性無關的，所以，凡是影響矽膠彈性與恢復的因素，都是影響矽膠壓縮永久變形的因素。

測試方式

將已知高度的試樣，按壓縮率要求壓縮到規定的高度，在規定的溫度條件下保持一定時間，然後解除壓縮，將試樣在自由狀態下恢復，測量試樣的高度。

測試程式

1、試樣應在（23±2）℃，（50±5）%RH的條件下處理24h。

2、測量試樣的原始厚度，準確至0.02mm。

3、把試樣放入儀器中，放置對應試樣類型的墊塊，鎖緊儀器。可在室溫下進行。

4、裝夾試樣後，須在2h以內放入已設置溫度的烘箱。

測試的溫度和時間參考標準或由客戶指定，例如ASTM D1349-99中有：-75℃，-55℃，-40℃，-25℃，-10℃，0℃，23℃，40℃，55℃，70℃，85℃，100℃，125℃，135℃，150℃，160℃，175℃，200℃，225℃，250℃。

推薦測試時間為22h和70h（ SGSin house method）。

5、測試時間結束後，立即從烘箱中取出儀器並卸下試樣。

把試樣放於木板等熱不良導體上在（23±2）℃，（50±5）%RH條件下進行冷卻。

6、冷卻30min後再次測量試樣的厚度。

結果計算

C = [(To-Ti)/(To-Tn)] X100

C——壓縮變形，%

Tn——墊塊厚度，mm

To——試驗前試樣厚度，mm

Ti——試驗後試樣厚度，mm