聚二甲基硅氧烷在传热中的应用

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1、毕业论文题目：聚二甲基硅氧烷在传热中的应用系别：化工系姓名：班 级：精细化学品生产技术学 号：1102020109抚顺职业技术学院2014 年 3 月摘要聚硅氧烷具有硅原子和氧原子交替排列构成的主链，且硅原子上连有有机基团，这 种结构赋予了聚硅氧烷很多独特性能，如热氧稳定性、低表面张力、透气性、 优异的介 质性能、生理惰性和抗湿性等。正是因为这些性能而被得到了广泛的应用，在各个领域 起到了重要的作用。聚二甲基硅氧烷（PDMS）是最重要的有机硅高分子，应用十分广泛，在应用是往往 是混合物，不需要提纯，尽管有机硅品种繁多，但其起始生产原料仅限于为数不多的几 种有机硅单体，其中占绝对量的是聚二甲基硅

2、氧烷，其次有苯基氯硅烷，前者用量占整 个单体总量的90以上。本文将论述聚二甲基硅氧烷在传热方面的作用。聚二甲基硅氧烷是整个有机硅工业的基础，而甲基氯硅烷则是有机硅工业的支柱。 大部分有机硅聚合物是通过聚二甲基硅氧烷为原料制得的聚二甲基硅氧烷为基础聚合 物，再引入其他基团如苯基、乙烯基、氯苯基、氟烷基等，以适应特殊需要。甲基氯硅 烷生产流程长、技术难度大，属技术密集、资本密集型产业，所以国外各大公司都是基 础厂规模化集中建设，而后加工产品则按用途、市场情况分散布点。关键词：聚二甲基硅氧烷；硅分子；传热目录摘 要 I目 录 II1 聚二甲基硅氧烷简介 11.1 主要特性和物理性能指标 11.2 主

3、要用途 21.3 包装及储运 42 聚二甲基硅氧烷在传热中的应用 52.1 传热介质的选择及应用 52.1.1 传热的基本方式 52.1.2 传热介质的选择 62.1.3传热介质的应用 62.2 换热流程与传热系统 93 结 论 14参考文献 15谢辞 161聚二甲基硅氧烷简介1.1主要特性和物理性能指标 主要特性聚二甲基硅氧烷一般是无色（或淡黄色），无味、无毒（近年来调查发现， 此物质对人体有害）、不易挥发的液体。硅油不溶于水、甲醇、二醇和-乙氧 基乙醇，可与苯、二甲醚、甲基乙基酮、四氯化碳或煤油互溶，稍溶于丙酮 二恶烷、乙醇和了醇。它具有很小的蒸汽压、较高的闪点和燃点、较低的凝 固点。随着

4、链段数n的不同，分子量增大，粘度也增高，固此硅油可有各种 不同的粘度，从0.65厘沲直到上百万厘沲。它具有优良的耐热、耐氧化、耐 低温性，可在低温及高温范围内长期使用；抗剪切性强，为一般矿物油的20 倍以上的压缩性，是理想的液体弹簧；温粘系数低、低蒸汽压、低表面张力 良好的增水性和润滑性；优异的电气特性，耐击穿电压高、耐电弧、耐电晕 介电耗小；还具有透光性好和对人体无毒害作用等优点。聚二甲基硅氧烷是 一种线形活性聚硅氧烷 ,属于直链、两端硅原子上直接连有羟基官能团的硅 官能基聚硅氧烷。这种硅官能基聚硅氧烷可通过进一步的反应 ,制成高摩尔 质量的线型或交联型聚硅氧烷 ,是制备室温硫化硅橡胶等产品

5、的主要原料 , 产量很大 ,用途很广。 物理性能指标表2-1 型号10-350物理性能指标表型号201-10201-20201-50201-100201-350黏度（25C）, mm2 /s101202505100535025闪点，C2150200260290290密度（25C）, g/cm20.9310.9390.9460.9550.9560.9640.9610.9690.9650.973挥发份（150C, 3h）1.51.5表2-2 型号500-100000物理性能指标表型号201-500201-1000201-5000201-10000201-100000黏度（25C）, mm2/s50

6、025100050500025010000500100005000闪点，C2295300310310315密度（25C）, g/cm20.9660.9740.9670.9750.9670.9750.9670.9750.9670.975挥发份（150C, 3h）1.51.51.51.51.51.2 主要用途二甲基硅油具有各种优异的特性，因此在工农业生产各部门，国防工业 科学研究及医疗卫生等部门，都得了极其广泛的应用。它广泛用于电气绝缘、 脱模、消泡、阻尼、防震、滚压、防尘、防水、高低湿润等方面。 在机电工业中的应用二甲基硅油广泛用在电机、电器、电子仪表上作为耐温、耐电弧电晕、 抗蚀、防潮、防尘的

7、绝缘介质、目前还用做变压器、电容器、电视机的扫描 变压器的浸渍剂等。在各种精密机械、仪器及仪表中，用作液体防震、阻尼 材料。二甲基硅油的消震性能受温度影响小，多用于具有强烈机械震动及环 境温度变化大的场合下，使用的仪表如：飞机、汽车的仪表中。用于防震、 阻尼、稳定仪表读数，还可作为液体弹簧，且于飞机的着陆装置中。 作消泡剂由于二甲基硅油表面张力小，且不溶于水，动植物油及高沸点矿物油中， 化学稳定性好、又无毒，用作为消泡剂已广泛用于石油、化工、医疗、制药 食品加工、纺织、印染、造纸等行业中，只要加入 10-100PPM 的硅油就具有 良好的消泡剂作用。 作脱模剂由于二甲基硅油与橡胶、塑料、金属等

8、的不粘性，又用做各种橡胶、塑 料制品成型加工的脱模剂，及用于精密铸造中。用它做脱模剂不仅脱模方便， 且使制品表面洁净、光滑、纹理清晰。 作绝缘、防尘、防霉涂层在玻璃、陶瓷器表面浸涂一层而二甲基硅油，并在250-300C进行热处理后，可形成一层半永久性的防水、防霉和绝缘性的薄膜。用之处理绝缘器件 可提高器件的绝缘性能：用之处理光学仪器，能防止镜片、棱镜发霉；用之 处理药瓶，能延长药品的保存期，并不使制剂因粘壁而损失；处理电影胶片 的表面，可起润滑作用，减少摩擦，延长影片寿命。 作润滑剂二甲基硅油适于做橡胶，塑料轴承、齿轮的润滑剂。也可做为在高温下 钢材对钢的滚动磨擦，或钢与其它金属摩擦时的润滑剂

9、，但由于在常温下甲 基硅油润滑性能并不特别好，一般情况下，并不推荐做为常温下金属间的润 滑剂。 作添加剂二甲基硅油可作许多材料的添加剂，如可作为油漆的增光剂，加少量硅 油到油漆中，可使油漆不浮包、不起皱提高漆膜的光亮度，加少量硅油到油 墨中，可提高印刷质量，加少量硅油到抛光油中（如汽车上光油），可增加光 亮，保护漆膜，并有优良的防水效果。 在医疗卫生中的应用 二甲基硅油对人体无生毒性，也不被体液分解，故在医疗卫生事业中，也被广泛应用。利用其消泡作用，制成了口服胃肠消胀片，及肺水肿消泡气 雾剂等药用。在药膏中加入硅油，可提高药物对皮肤的渗透能力，提高药效 以硅油为基础油的某些膏药剂对烫伤、皮炎、

10、褥疮等都有很好的疗效，利用 硅油的抗凝血作用，可用其处理贮血器表面，延长血样贮存时间等。 其它方面二甲基硅油在其它方面还有许多用途。如：利用其闪点高、无嗅、无色 透明且对人体无毒等特性，在钢铁、玻璃、陶瓷等工业和科研中，作为油浴 或恒温器中的热载体。利用其抗切变性能好，可做液压油尤其是航空液压油。 用其处理人造丝纺丝头，可消除静电，提高抽丝质量。在化妆品上加入硅油 能提高对皮肤的滋润和保护作用等等。1.3包装及储运 本品应贮存在洁净、密封、无铅或锡合金的容器中、避免接触酸、碱及混入其它杂质。不要接触明火。 本品按照非危险品贮存及运输。 在符合 1 条包装及贮存条件下，本品自生产之日算起，保管期

11、为三年， 超过保管期的产品，可以复验，合格后仍可使用。 本品用200公斤装铁塑桶和50公斤、25公斤、20公斤、10公斤、5 公塑料桶包装。2 聚二甲基硅氧烷在传热中的应用2.1 传热介质的选择及应用2.1.1 传热的基本方式一个物系或一个设备只要存在温度差就会发生热量传递，当没有外功加 入时，热量 就总是会自动地从高温物体传递到低温物体。根据传热的机理不 同，热传递有三种基本方式：热传导，热对流和热辐射。化工生产中碰到的 各种传热现象都属于这三种基本方式。 热传导热传导是指在不涉及物质转移的情况下，热量从物体中温度较高的部位 传递给相邻的温度较低的部位，或从高温物体传递给相接触的低温物体的过

12、 程，简称导热。 热对流热对流是指不同温度的流体各部分由相对运动引起的热量交换。工程上 广泛遇到的对流换热，是指流体与其接触的固体壁面之间的换热过程，它是 热传导和热对流综合作用的结果。决定换热强度的主要因素是对流的运动情 况。 热辐射热辐射是指物体因自身具有温度而辐射出能量的现象。它是波长在0.1 100 微米之间的电磁辐射，因此与其他传热方式不同，热量可以在没有中间介 质的真空中直接传递。太阳就是以辐射方式向地球传递巨大能量的。每一物 体都具有与其绝对温度的四次方成比例的热辐射能力，也能吸收周围环境对 它的辐射热。辐射和吸收所综合导致的热量转移称为辐射换热。传热学是研究物体内部或物体与物体

13、之间由温度差引起热量传递过程的 学科。飞行器及其推进系统的发展提出了大量的传热学问题。传热的基本方 式有导热、对流传热和辐射传热。传热不仅是常见的自然现象，而且广泛存 在于工程技术领域。提高锅炉的蒸汽产量，防止燃气轮机燃烧室过热、减小 内燃机气缸和曲轴的热应力、确定换热器的传热面积和控制热加工时零件的 变形等，都是典型的传热问题。实际传热过程一般都不是单一的传热方式，如火焰对炉壁的传热，就是 辐射、对流和传导的综合，而不同的传热方式则遵循不同的传热规律。为了 分析方便，人们在传热研究中把三种传热方式分解开来，然后再加以综合。2.1.2 传热介质的选择简化换热工艺流程的途径-正确的选择传热介质，

14、石化和精细化工及制药 等流程工业中，换热是一种常用的工艺手段，换热过程是不同工艺介质之间热 量交换和转移的过程。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温 度，同时也是提高流程工业能源利用效率的主要突破点之一。工艺换热包括加热和冷却两种热量传递方向不同的基本方式。根据冷却 传热介质的工作温度或被冷却工艺物料所达到的温度，工艺冷却还可以被区 分为撤热冷却（冷却介质和工艺物料在环境温度以上）、低温冷却（冷却介质 和工艺物料在环境温度至-30C之间）和深度冷却（冷却介质和工艺介质在 -30C以下）。在流程工业中，对上述区分尚没有一个统一的严格界定。2.1.3 传热介质的应用聚二甲基硅氧烷长期以来

15、在汽车应用中被用作传热材料。作为TIM,它们 具有诸多优势，包括高低温稳定性、本身固有的低离子含量及很高的纯度。 而且，由于其可与基板实现优异的表面接触和无孔隙界面，因而它们常常是 TIM的首选。而且固化后的聚二甲基硅氧烷材料具有广泛的物理性能，可适应 各种具体的应用。固化的聚二甲基硅氧烷在化学性质上为惰性，可在-45C到+200C的 温度范围内保持物理性能，这使其成为极少数能够承受前舱电子部件恶劣运 行环境的材料之一。由于模量很低，聚二甲基硅氧烷 TIM 具有足够的柔性， 可适应不同的热膨胀系数（CTE）,传递到部件或基板的应力达到最小。聚二甲 基硅氧烷有一系列独特的物理和电气性能，可有效促进散热。有机硅 TIM 的 形式多样，包括粘合剂、凝胶、灌封剂、填隙料、装配式垫片和相变材料等。确定使用 TIM 时，需要综合平衡热性能、物理性质、加工简易度及成本 等因素。虽然 TIM 有助于提高汽车电子器件的性能和可靠性，但这些材料仅 是散热解决方案的一部分。在低功率电器中，一般通过铜