硅橡膠(Silicone Rubber)屬高性能優(yōu)質(zhì)材料，但無論是固態(tài)還是液態(tài)，均由3種組分組成：聚合物、填充料和添加劑。通過調(diào)整添加劑和顏料、穩(wěn)定劑等其他材料的比例，可生產(chǎn)出個性化的硅橡膠以滿足特定需求。硅橡膠的生物相容性和多種物理特性等方面具有優(yōu)勢。

1.硅橡膠的應(yīng)用

硅橡膠發(fā)展于上世紀(jì)40年代，國外最早研究的品種是二甲基硅橡膠。1944年左右，由美國DOWCORNING公司和GENEPAL ELECTIC公司各自投入生產(chǎn)。室溫硫化硅橡膠則在1954年問世，我國在80年代初期已研究成功并投入工業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)在生產(chǎn)硅橡膠的主要國家除我國外，有美國、英國、日本、俄羅斯和德國等。近20年來，產(chǎn)品不斷更新，品種牌號逾千，主要用于科技含量高，負(fù)載極大的汽車、運(yùn)輸、休閑、醫(yī)療等領(lǐng)域。

1.1 醫(yī)療用品

在眾多的合成橡膠中，硅橡膠是其中的佼佼者。它具有無毒無味、不怕高溫和嚴(yán)寒的特點(diǎn)。在300℃和-90℃時，仍保持有一定的強(qiáng)度和彈性。硅橡膠還有良好的電絕緣性、耐氧老化性、耐光老化性以及防霉性、化學(xué)穩(wěn)定性等。由于具有了這些優(yōu)異的性能，使得硅橡膠在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中獲得了十分廣泛的應(yīng)用。

1.1.1 器官或組織代用品

這些制品可分為長期和短期留置于體內(nèi)的產(chǎn)品。長期留置于體內(nèi)的產(chǎn)品有腦積水引流裝置、人工肺、視網(wǎng)膜植入物、人工腦膜、喉頭、人工指關(guān)節(jié)、人造鼓膜、牙齒印模及托牙組織面軟襯墊、人工肌腱、人工心臟瓣膜附件等。短期留置于體內(nèi)的起到補(bǔ)液、搶救、引流注入、防粘連或消泡作用的產(chǎn)品有靜脈插管、導(dǎo)尿管、腹膜透析管、接觸眼鏡、輸血管、泄壓管、胸腔引流管、胃鏡套管、中耳炎通氣管、導(dǎo)液管和鼻插管等。

1.1.2 醫(yī)療機(jī)械關(guān)鍵部件

這些產(chǎn)品包括人工指關(guān)節(jié)、人工乳房包膜、軟組織擴(kuò)張器包膜、膝蓋膜、心臟瓣膜、泵管、波紋管、陰莖假體、人工顱骨涂層等對物性要求高的制品，心須采用高強(qiáng)度、高抗撕、高定伸、低變形及屈撓性良好的醫(yī)用硅橡膠膠料進(jìn)行制作。

1.1.3 整容和修復(fù)手術(shù)

近20年來，硅橡膠在整容和修復(fù)術(shù)方面也得到了廣泛的應(yīng)用。用硅橡膠來修補(bǔ)面容的缺陷，如修補(bǔ)前額、鼻子、下額、脖頸、外耳缺損、顱骨和胸部整容手術(shù)等。目前，這些植入品中爭議較大的是人工乳房。從其分析結(jié)果來看，認(rèn)為導(dǎo)致這一問題產(chǎn)生的原因可能是由乳房假體內(nèi)填充的硅凝膠的滲漏或長期植入后的異物反應(yīng)而引起的。這并不是最終的結(jié)論，還有待進(jìn)一步觀察和探討。不過，為了消除植入者對硅凝膠填充人工乳房的擔(dān)憂，現(xiàn)已開發(fā)出了較安全的注人生理鹽水型的人工乳房。這一產(chǎn)品與硅凝膠填充型的相比，無論是手感還是安全感，相對來說都要好得多，即使略有滲漏也不會對人體造成傷害。

1.1.4 藥物緩釋體系

延長藥物療效和提高藥物的專一性和安全性是藥學(xué)研究中的一項(xiàng)重要課題。利用硅橡膠來控制藥物釋放的方式主要有包封型和微粒分散型兩種。目前，利用硅橡膠生物材料為基質(zhì)的可控緩釋劑已應(yīng)用于避孕藥和抗癌藥中，并取得了良好的效果。釋放體系也可用于其他許多藥物在動物體內(nèi)的控制釋放。

1.1.5 體外用品

硅橡膠薄膜具有良好的透氧、透二氧化碳的特性和與人體皮膚水分蒸發(fā)量相近的透濕性，以及對人體無毒、無害、無過敏、不易引起異物反應(yīng)或排斥反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在用尼龍、聚酯纖維等增強(qiáng)后用作人造皮膜。

醫(yī)用硅橡膠制品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售與普通硅橡膠制品基本上是相同的。但對所有材料、制造工藝、加工設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境、產(chǎn)品包裝的要求要比普通制品高得多。用于制造植入品的所有材料或?qū)⒁c人體粘膜長期接觸的植人品都必須在動物體內(nèi)進(jìn)行長期植入試驗(yàn)。通過試驗(yàn)證明其植入品對人體無毒(尤其是重金屬)、不會引起組織炎癥反應(yīng)、副產(chǎn)物不會向重要器官遷移、材料本身未出現(xiàn)老化現(xiàn)象時，方可投入臨床應(yīng)用。即使嚴(yán)格按照規(guī)定的生產(chǎn)方法進(jìn)行加工，每批新產(chǎn)品也都必須進(jìn)行一系列的短期試驗(yàn)，以確保植入料中的有機(jī)雜質(zhì)都會使其在二段硫化過程中碳化和褪色，因此裝備一個有效的凈化室是非常必要的。一般來講，與血液接觸的硅橡膠制品應(yīng)在100級(每立方英尺空氣中0.3μm的雜質(zhì)粒子不超過100個)的凈化室內(nèi)進(jìn)行加工制作：各種純膠管和用于維持生命但并不植入體體內(nèi)的制品，通常是在10000級(每立方英尺空氣中0.3μm的雜質(zhì)粒子不超過10000個)凈化室內(nèi)制作的。

1.2 生物醫(yī)學(xué)工程

主要包括醫(yī)療用裝置、醫(yī)用電極、生物植入傳感器的外包裝材料。

1.2.1 腹腔內(nèi)化療輸藥裝置

一種全硅膠植入式腹腔內(nèi)化療導(dǎo)管系統(tǒng)。該裝置以醫(yī)用硅橡膠為原料，由儲藥盒的導(dǎo)管組成。

1.2.2 醫(yī)用電極(板)

因要與人體接觸，所以要求材料柔軟、舒適、呈生理惰性、對人體無毒、對皮膚無刺激、透氣性能好。在使用過程中還要承受高溫高壓、溶劑消毒，且性能不受影響。要滿足上述要求，硅橡膠作為基材較為合適。

1.2.3 生物傳感器

不僅在基礎(chǔ)研究、臨床醫(yī)學(xué)、食品發(fā)酵、環(huán)境保護(hù)等方面顯示了美好的前景，而且在活體應(yīng)用方面也已成為可能。其中，兩種生物傳感器——生物醫(yī)學(xué)電極和植入傳感器是活體應(yīng)用較為典型的例子。供移植使用的生物傳感器外面通常需要一層包裝材料，用來隔開周圍的生理環(huán)境，因此對材料的可靠性、耐久性、生物相容性等提出了更高的要求。在電極外的硅橡膠層可以很薄，水和其他小分子可以自由通過。這種硅橡膠可以作為一種葡萄糖敏感電極的外包裝，用來監(jiān)控和調(diào)節(jié)糖尿病人血液中的葡萄糖水平。

醫(yī)用硅橡膠在生命科學(xué)、醫(yī)療器械、藥物等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，但還有巨大潛力，隨著生命科學(xué)的發(fā)展及生物材料的研究，它將為人類社會作出更大的貢獻(xiàn)。

1.3 密封制品及密封膠

硅橡膠具有良好的耐屈撓性、耐高溫性及耐老化性。由于硅橡膠有良好的理化性能，20世紀(jì)50年代就開始在許多重要橡膠密封制品中采用，而且隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，使硅橡膠的用量大幅度增加。汽車發(fā)動機(jī)用硅橡膠密封制品的使用壽命可滿足10年以上及15萬km的苛刻要求。近年來，無需二次硫化的硅橡膠耐熱溫度提高了50℃，并改善了硅橡膠的粘接性和機(jī)械強(qiáng)度。

硅橡膠應(yīng)用于密封制品的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。主要密封制品有汽車發(fā)動機(jī)曲軸后密封圈、燃油泵密封件、空調(diào)壓縮機(jī)密封件、電位器絕緣襯套和灌封材料等。2003年3月消息，道康寧公司開發(fā)的一系列高性能熱塑性彈性體有可能在汽車發(fā)動機(jī)艙密封件、墊片和膠管中取代熱硫化型橡膠如丁腈橡膠和氫化丁腈橡膠。這種硅橡膠基材料名為TPSiV，依據(jù)品級和產(chǎn)品，價格在10-15美元/kg。這種材料是在工程熱塑性塑料相中分散有完全硫化的硅橡膠粒子。連續(xù)的TPE相可為聚酞胺或一種未披露的專有技術(shù)材料。這種新的TPE兼具硅橡膠的良好高低溫性能及TPE典型的熱熔加工性能和耐化學(xué)性能，可熔融反復(fù)加工，材料總耗量降低，并可回收再用。它們不會取代苯乙烯類TPE和EPDM/PP類TPV，而是用于這兩類材料不能滿足性能要求的場合。

具有酸堿作用的硅橡膠密封膠包括SGS 689高粘結(jié)性硅酮結(jié)構(gòu)密封膠及SWS 683耐候性柔性密封膠兩個品種。上述兩種新產(chǎn)品由于含有酸(堿)官能團(tuán)的材料，所以對呈堿(酸)性的被粘基材料表面的酸堿配位連結(jié)作用，具有高于一般硅橡膠的粘合性能及粘合穩(wěn)定性能。SGS 689密封膠屬于中模量的密封膠產(chǎn)品，主要用于現(xiàn)代建筑業(yè)玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)粘結(jié)工程(SGS施工法)：SWS683密封膠屬于中低模量的產(chǎn)品，主要用于幕墻構(gòu)件間的柔性密封粘接。兩種產(chǎn)品均采用中性交聯(lián)(硫化)體系，使用時對基材料無任何腐蝕作用，膠層對雨雪、臭氧及紫外線的腐蝕作用具有很強(qiáng)的抵抗力。SGS 689高粘結(jié)性硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的主要技術(shù)指標(biāo)：邵爾硬度46，拉伸粘合強(qiáng)度1.10MPa，浸水后的拉伸粘合結(jié)強(qiáng)度1.06MPa，熱老化失重2.7%，熱老化(龜裂、粉化)0.0%;各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)全部超過國家標(biāo)準(zhǔn)GB16776-1997《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)膠》規(guī)定的要求。SWS 683耐候性硅酮柔性密封膠的主要技術(shù)指標(biāo);邵爾硬度37，拉伸粘含強(qiáng)度1.00MPa，定伸160%的粘合破壞試驗(yàn)，無破壞：熱老化失重2.4%，熱老化(龜裂、粉化)0.0%：各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)全部超過國家標(biāo)準(zhǔn)GBI4683-1992《建筑用硅酮密封膏》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

1.4 防水涂料

KH-LI0硅橡膠乳膠是硅橡膠生膠在水中的分散體。把它涂布于物體表面，在室溫下隨著水分的揮發(fā)，能逐漸反應(yīng)而生成連續(xù)的硅橡膠彈性薄膜。它既具有硅橡膠的耐老化、耐高低溫、生理惰性等優(yōu)點(diǎn)，又能與各種材料很好的粘結(jié)，可廣泛用于需要硅橡膠薄膜的場合。

2.硅橡膠的性能和加工

硅橡膠屬合成聚合物，獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)形成了硅原子和氧原子交替的主鏈，這一結(jié)構(gòu)鏈類似石英等礦物的結(jié)構(gòu)鏈。與其他彈性體相比，硅橡膠具有優(yōu)異的耐熱性能。兩種催化劑體系常用于進(jìn)行硅氧烷交聯(lián)：過氧化物(自由基)體系和白金(加成硫化)體系。早期硅橡膠用過氧化物作為催化劑以促進(jìn)硅氧烷固化，但過氧化物反應(yīng)會在橡膠中留下酸性殘?jiān)ｋm然現(xiàn)在仍然使用過氧化物，但是加成硫化的白金催化型橡膠已被生產(chǎn)商廣泛接受，主要是因?yàn)楣袒俣瓤?，不存在過氧化物噴霜現(xiàn)象。當(dāng)各種必須的組分混合之后，形成的混合物可即刻進(jìn)入固化工序。除了高稠度(純膠料)硅橡膠(亦是通過氧化物固化材料的一種形式)之外，還有液態(tài)硅橡膠(LSR)形態(tài)的加成硫化硅橡膠。

2.1 性能

硅橡膠具有穩(wěn)定的硅氧化學(xué)結(jié)構(gòu)，能賦予彈性體獨(dú)特的性能，包括生物相容性，優(yōu)異的耐高溫、耐化學(xué)性能，優(yōu)良的機(jī)械電氣性能，天然透明度和半透明度。大量試驗(yàn)證明，與其他彈性體相比，硅橡膠表現(xiàn)出與人體組織和體液的優(yōu)異相容性，植入體內(nèi)時組織反應(yīng)極低。硅橡膠無色無味，不會助長細(xì)菌繁殖，亦不會玷污或腐蝕其他材料。作為醫(yī)用產(chǎn)品，硅橡膠配方符合FDA、ISO和三組分生物相容性指南。與絕大多數(shù)彈性體相比，硅橡膠能承受極廣的溫度范圍，經(jīng)歷-60-260℃的溫度變化時仍能保持穩(wěn)定，而且可通過EtO氣體、γ射線或E射線輻射、蒸煮和其他方法進(jìn)行消毒處理。硅橡膠能承受水和多種化學(xué)劑腐蝕，包括某些酸性物質(zhì)、氧化性化學(xué)劑、氨水和異丙醇。但是，硅橡膠不能與濃縮性酸或溶劑混用。硅橡膠撕裂強(qiáng)度(250ppi)和拉伸強(qiáng)度(1500psi)較高，伸長率(1250%)和柔軟性能優(yōu)良，加壓變形率低。柔軟型硅橡膠能永遠(yuǎn)保持其柔軟性，增強(qiáng)凝膠型硅橡膠的硬度是最低的。硅橡膠在電氣應(yīng)用中具有優(yōu)異的絕緣性能和功能性，使所有可比材料望塵莫及。硅橡膠在極端溫度中能保持絕緣作用和介電強(qiáng)度，能耐遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)絕緣材料的能力范圍。

2.2 加工

硅橡膠通常用三種主要模塑方式：液體注塑(LIM)、模壓和擠出。LIM經(jīng)常用于批量生產(chǎn)，與其他模塑方法相比，LIM采用較低的壓力(250-2000psi)和較高的溫度(110-250℃)。模壓和擠出則采用較高的壓力(2000-8000psi)和較低的溫度(90-180℃)。在模壓過程中必須嚴(yán)格控制溫度、壓力和時間。溫度應(yīng)高低適宜，允許氣體全部溢出，防止模腔內(nèi)出現(xiàn)空洞和溢料。

LIM在硅橡膠生產(chǎn)中具有諸多優(yōu)點(diǎn)，包括清潔度和速度。在注塑過程中，泵送系統(tǒng)在全封閉狀態(tài)下將兩種組分的液體硅橡膠(催化劑和交聯(lián)劑)直接泵入混合機(jī)內(nèi)進(jìn)行均化，然后泵入模腔中。在高溫下，硅橡膠在模腔中快速實(shí)現(xiàn)模塑和硫化(固化)。注射僅需3-10s，模塑和硫化則需要10-90s或更長的時間才能完成，具體根據(jù)注射重量和部件的最終厚度而定。LIM采用封閉式流程，可大幅度減少污染。而且，由于采用一步式自動流程，可保證部件質(zhì)量連續(xù)一致，減少差異現(xiàn)象或人為錯誤。還有其他優(yōu)點(diǎn)，例如：可減少材料準(zhǔn)備所需的人力，降低注射壓力，加快周期速度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全自動。

與LIM不同的是模壓和擠出法耗費(fèi)較多人力，需要在雙輥開煉機(jī)中進(jìn)行單獨(dú)預(yù)混。而且，兩種方法必須在低溫下進(jìn)行，因此運(yùn)行周期更長。由于固化速度緩慢，在生產(chǎn)隔膜、瓶蓋、O形密封件和其他產(chǎn)品時，大型模具通常采用100多個模腔。在模壓過程中，液壓活塞向橡膠施壓，使之通過澆口注入模腔。高稠度硅橡膠可通過擠出生產(chǎn)出多種管材和型材(一般來說，液體橡膠不能采用擠出法)。擠出流程開始時，將雙組分純膠料(催化劑和交聯(lián)劑)在雙輥開煉機(jī)上混合。共混之后生產(chǎn)出均勻的混合物，然后制成條狀連續(xù)喂入擠出機(jī)中，通過變速螺桿喂料裝置在口型處保持合適的壓力。擠出后，管件通過熱風(fēng)硫化爐，以熱空氣或輻射熱對產(chǎn)品進(jìn)行固化。擠出法可生產(chǎn)多種直徑的單腔、多腔和共擠軟管。硅橡膠還可制成夾具墊圈、密封圈、拉條、標(biāo)記等型材或非圓形斷面板材。條狀或不透明材料具有防X射線穿透的特點(diǎn)，能增強(qiáng)產(chǎn)品視覺效果。