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當(dāng)生產(chǎn)一種新型的膠粘劑或密封膠產(chǎn)品時(shí)，必須先給出配方。下一步是混合和分散，使膠粘劑或密封劑配方變成最終的使用狀態(tài)，這需要具備科學(xué)和技術(shù)的眼光才能完成。關(guān)注混合過(guò)程，確保投入的時(shí)間和能量最小化，同時(shí)配方的效果最佳。
有許多因素使聚硅氧烷在膠粘劑和密封劑以及聚合物的世界獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。這些因素包括其化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理性能及其表現(xiàn)出的現(xiàn)象，如成品（固化后產(chǎn)品）的滲透性、流變性以及與其周圍的環(huán)境相互作用。聚硅氧烷膠粘劑的性能與許多其它聚合物膠粘劑和密封膠的性能不同。這是由于它們的無(wú)機(jī)硅-氧主鏈與大多數(shù)聚合物的有機(jī)碳-氫主鏈不同。硅氧烷在所有聚合物中有最低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）和最高的滲透性，這兩種性能可能會(huì)影響材料的特性、使用和混合參數(shù)。
硅原子的體積較大（約110pm [10-12m]，而碳只有70pm），同時(shí)Si-O-Si的鍵角約150℃（而典型無(wú)支鏈聚合物中C-C-C的鍵角約120℃），這導(dǎo)致有機(jī)硅中的空間位阻非常小2。這樣，有機(jī)硅分子在低溫下能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)并具有柔韌性（即在Tg以上）4,6。然而這些結(jié)構(gòu)上的特征也導(dǎo)致了較低的機(jī)械強(qiáng)度。
聚硅氧烷密封膠很少是純的硅氧烷。通常加入添加劑來(lái)降低成本；改進(jìn)機(jī)械性能、熱性能和電性能；同時(shí)也能提供其它特性，如著色性能、提高了與基材的粘結(jié)和抗紫外光的性能。聚硅氧烷中通常能填充15%-30%的二氧化硅（補(bǔ)強(qiáng)劑）。雖然二氧化硅含有與聚硅氧烷相同的基體材料（硅），但是它與硅氧烷在性能上有差異，因而能提高成品材料的性能。二氧化硅具有強(qiáng)極性的表面特征；這歸因于二氧化硅粒子表面的羥基2占據(jù)了二氧化硅粒子的位置。從而導(dǎo)致二氧化硅的自我結(jié)合，這一點(diǎn)與聚合物分子不同。盡管二氧化硅能減少昂貴的聚合物的使用，高填充量可能會(huì)造成沒(méi)有固化膠的混合和分散過(guò)程面臨挑戰(zhàn)。
表1顯示，固化的聚硅氧烷的氣體（和蒸汽）的滲透性比有代表性的有機(jī)聚合物的透氣性要高得多4。與固化的體系相比，未固化和未交聯(lián)的產(chǎn)品更容易被氣體以及蒸氣滲透。與較低透氣性的聚合物相比，聚硅氧烷要選擇不同的混合和分散策略。
聚硅氧烷的結(jié)構(gòu)單元是硅烷，它們被廣泛使用是因?yàn)樗鼈兡苁篃o(wú)機(jī)和有機(jī)材料相互粘結(jié)，并且它們具有清除水的能力。聚硅氧烷與用于形成它們的硅烷具有某些相似的特性，如與各種無(wú)機(jī)、有機(jī)、極性和非極性基材如金屬、塑料、木材和玻璃等的粘接性能。聚硅氧烷是通過(guò)端羥基與三官能團(tuán)的固化分子反應(yīng)生成四官能團(tuán)的硅氧烷，該聚硅氧烷在沒(méi)有水蒸汽的情況下是穩(wěn)定的（不固化）。通過(guò)與大氣中的水分反應(yīng)進(jìn)行固化，而水會(huì)導(dǎo)致硅氧烷的水解而生成羥基端基；它們會(huì)快速縮合、交聯(lián)生成聚合物2。
聚硅氧烷具有低的熱導(dǎo)率，這對(duì)于最終產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是有利的，因?yàn)樗哂辛己玫母魺嵝?。但是，這可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品在混合過(guò)程中產(chǎn)生自我隔離而不利于混合。聚硅氧烷會(huì)阻礙熱從材料中傳導(dǎo)出來(lái)。（因?yàn)榻ㄖ糜袡C(jī)硅是很粘稠的，在混合過(guò)程中會(huì)放出大量的熱能）。如果在混合容器周圍放有冷卻套，高速軸葉片周圍的區(qū)域會(huì)更熱和更?。粖A套附近的材料將較涼且粘度較高。隨著螺旋葉片的使用，該溫度梯度可被最小化，這使得物料通過(guò)垂直方式混合攪拌，以及通過(guò)水平混合攪拌使物料旋轉(zhuǎn)。
“自由體積”——本質(zhì)上是聚合物鏈可以改變結(jié)構(gòu)的難易程度——玻璃態(tài)聚合物遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于橡膠態(tài)聚合物。自由體積，也即滲透性與通過(guò)Flory-Fox公式得到的Tg有關(guān)：1,5
式中Tg，∞是理論上無(wú)限大的聚合物相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)的最高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，k是與自由體積有關(guān)的值，Mn是聚合物的數(shù)均分子量。
Tg決定了聚合物的流動(dòng)性能，以至于Tg是自由體積的一種度量方法；反過(guò)來(lái)，自由體積是材料滲透性和擴(kuò)散性的一種度量。當(dāng)材料暴露于氣體時(shí)會(huì)發(fā)生粘度的變化，這可通過(guò)下面的公式來(lái)測(cè)量：
其中，下標(biāo)R表示特定時(shí)間t（暴露時(shí)間）時(shí)的相對(duì)粘度，0表示初始粘度，∞表示材料在在氣體完全飽和時(shí)的粘度。從這個(gè)公式可以看出，當(dāng)有空氣或其它氣體雜質(zhì)存在時(shí)粘度降低。
當(dāng)聚合物相對(duì)分子量增加時(shí)，鍵數(shù)增加，因此它可以有更多的空間構(gòu)象。即每一個(gè)鍵，相對(duì)于它的鄰居，可以是反式、左旋或右旋狀態(tài)。對(duì)于較高相對(duì)分子量的聚合物，這可導(dǎo)致各個(gè)聚合物鏈的纏結(jié)，這就相當(dāng)于粘度的局部增加3。隨著溫度的升高，體系中有更多的能量（即熵），因而有更多可能的構(gòu)象；當(dāng)溫度降低（或纏結(jié)變得相當(dāng)大）時(shí)，構(gòu)象的數(shù)量減少。在Tg時(shí)，構(gòu)象的變化率下降到零，從而將聚合物有效地“凍結(jié)”在其當(dāng)前的構(gòu)象狀態(tài)6。
聚二甲基硅氧烷，廣義上稱為聚硅氧烷，當(dāng)從外部施力時(shí)會(huì)表現(xiàn)出粘彈性：在較低混合溫度或較短的混合攪拌時(shí)間時(shí)，它們呈橡膠態(tài)；在較高混合溫度或延長(zhǎng)混合攪拌時(shí)間時(shí)，它們是粘稠的液體。這種性能的影響是該材料在施加負(fù)荷或去負(fù)荷不會(huì)均勻地產(chǎn)生響應(yīng)，就如在粘彈性材料的應(yīng)力——應(yīng)變曲線中看到的滯后曲線。滯后曲線能有效地顯示出由于材料的內(nèi)部摩擦力，產(chǎn)品以熱的形式失去的能量4,6。眾所周知，當(dāng)聚硅氧烷攪拌混合時(shí)會(huì)發(fā)熱；這不僅與聚硅氧烷的粘度有關(guān)，也與其粘彈性有關(guān)。
粘彈性的一種常見(jiàn)的簡(jiǎn)化的模型是彈簧—阻尼器模型。彈簧代表的彈性分量（G’），而阻尼器表示粘性分量（G’）。這兩種分量之間的比例可以用損耗因子（tanδ）的公式來(lái)描述：1,2,5
損耗因子是指粘滯作用，即材料的行為受過(guò)去條件的影響。用圖來(lái)表示，可以表示成應(yīng)力—應(yīng)變圖，其中施加負(fù)荷和去負(fù)荷會(huì)顯示出不同的彈性模量（見(jiàn)圖1）。兩條曲線之間的陰影區(qū)域是能量損失的量；對(duì)于聚硅氧烷混合的情況，能量以熱的形式損失掉。值得注意的是粘性作用與彈性作用相反，了解這一點(diǎn)非常重要；換句話說(shuō)，tanδ是一種粘滯作用，與彈性效應(yīng)相反。這可以通過(guò)另外一種模型公式的方法來(lái)表示，即施加一個(gè)正弦應(yīng)力、同時(shí)測(cè)量所得到的應(yīng)變的動(dòng)態(tài)機(jī)械分析方法。下面的公式對(duì)于測(cè)量粘彈性并確定Tg非常有用[2]：
其中G'（w）是儲(chǔ)能模量，而G”（w）是損耗模量。如上所述，G'是彈性分量，并與sin（wt）成正比，而G”為粘性分量，與COS（wt）成正比。G'（w）和G”（w）的（分別是儲(chǔ)能模量和損耗模量）是溫度和頻率的函數(shù)；增加頻率對(duì)體系增加應(yīng)變的速率或降低溫度有同樣影響，tanδ曲線的峰值表示G'改變的最大速率；也就是Tg2。
聚硅氧烷像所有的橡膠一樣表現(xiàn)出熱彈性。熱彈性的基礎(chǔ)是分子，但可以通過(guò)拉伸橡皮筋的普通方式來(lái)體驗(yàn)。當(dāng)橡皮筋被拉長(zhǎng)時(shí)會(huì)變熱；這是因?yàn)槔煜鹌そ畹淖饔脤?dǎo)致聚合物網(wǎng)絡(luò)鏈的熵降低而造成的，因?yàn)轶w系的能量要保持恒定。結(jié)果是我們發(fā)現(xiàn)橡皮筋較熱，這是由于熱要離開(kāi)體系。這就像熵彈性一樣，施加力來(lái)降低聚合物鏈的熵；而與材料（如金屬）的能量彈性相反，它們內(nèi)部能量的變化遠(yuǎn)比熵的變化大得多。該“橡皮筋的迅速恢復(fù)”是熵增加和體系恢復(fù)到一個(gè)更有利的隨機(jī)狀態(tài)的結(jié)果。
這對(duì)于聚硅氧烷的混合是很重要的；當(dāng)它們被混合（拉長(zhǎng)）時(shí)硅氧烷會(huì)發(fā)熱，就像橡皮筋拉長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)熱一樣。系統(tǒng)想保持在較高熵的狀態(tài)并“粘在一起”——這就是為什么聚硅氧烷混合時(shí)會(huì)有沿著旋轉(zhuǎn)的分散器的軸向上爬升的趨勢(shì)的一個(gè)原因。對(duì)于固化的彈性體，這種作用是橡膠硫化的結(jié)果，其定義是“在除去變形力后收縮力增加而剩下的永久變形的量降低的一個(gè)過(guò)程……硫化作用會(huì)增強(qiáng)彈性，同時(shí)降低可塑性?！?
聚硅氧烷在所有密封膠和膠粘劑中相對(duì)有些獨(dú)特，因?yàn)樗鼈兙哂斜人幸蕴兼湠橹麈湹木酆衔矬w系高得多的透氣性。從物理學(xué)角度來(lái)看，這可以歸結(jié)為，并用菲克擴(kuò)散定律來(lái)量化，該定律將擴(kuò)散通量與擴(kuò)散劑的濃度關(guān)聯(lián)起來(lái)。這些公式由愛(ài)因斯坦進(jìn)行了進(jìn)一步的闡述，成為所謂的斯托克斯-愛(ài)因斯坦方程，它可以用來(lái)解釋球形粒子通過(guò)低雷諾數(shù)的液體進(jìn)行的擴(kuò)散（即在粘性層流狀態(tài)）：5
其中，D為擴(kuò)散系數(shù)（擴(kuò)散性），其單位是單位時(shí)間內(nèi)長(zhǎng)度的平方，Kη是玻爾茲曼常數(shù)，T是開(kāi)氏溫度，η是粘度，而r是球形顆粒的半徑。
聚硅氧烷的透氣性通常比丁基和丁腈橡膠彈性體類密封膠和材料大100倍的數(shù)量級(jí)4。對(duì)于不同的用途，這可能是有益的；例如，由聚硅氧烷制成的醫(yī)療裝置因其膜狀性質(zhì)而具有優(yōu)勢(shì)，但用硅氧烷密封的雙層窗能經(jīng)受住多年來(lái)溫度和濕度的變化，并最終導(dǎo)致窗玻璃之間水汽的冷凝。透氣性在硅氧烷類材料的混合和分散過(guò)程中是很重要的。當(dāng)混合攪拌原料來(lái)分散組分時(shí)，如果混合容器沒(méi)有抽真空的話，空氣將被帶入混合物中。
聚硅氧烷的透氣性可以用相對(duì)空氣量來(lái)表示，這可以預(yù)期混合后的產(chǎn)品中夾帶的空氣。表1（第29頁(yè)）顯示這種夾帶空氣的量是相當(dāng)大的，如果不將其除去，可能會(huì)導(dǎo)致不理想的產(chǎn)品性能。解決這一問(wèn)題的一種方法是使用帶真空的混合容器。當(dāng)真空度增加時(shí)，空氣會(huì)膨脹，較大的氣泡比它們?cè)诔簳r(shí)的小氣泡更容易逸出。
由于聚硅氧烷是單組分的（室溫硬化，單組份，用RTV-1表示）密封膠體系（即不含溶劑），可以安全地施加真空。當(dāng)抽真空時(shí)，用低速寬葉片來(lái)加快除去空氣和水分的過(guò)程。當(dāng)空氣膨脹時(shí)，該產(chǎn)品體積增加，直到氣泡大到足以從混合物中逃逸；產(chǎn)品體積的暫時(shí)增加要求容器必須有足夠的空間，這樣就不會(huì)損壞真空線路和設(shè)備。
聚硅氧烷密封膠，如那些用于建筑的，往往是粘稠的物質(zhì)，粘度約為50000厘泊（cP）或更高。根據(jù)粘度的定義，具有較高粘度的產(chǎn)品是在被施加剪切力時(shí)更能抗流動(dòng)，這樣聚硅氧烷在固化前能停留在垂直的接頭處而不會(huì)流掛。成品材料的粘度是明顯有益的，但是在混合過(guò)程中，高粘度可能會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題，需要用機(jī)械解決方案來(lái)滿足工廠的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的要求。在生產(chǎn)過(guò)程中，聚硅氧烷密封膠的承受剪切力的能力是顯而易見(jiàn)的，這可以從生產(chǎn)過(guò)程的多個(gè)方面看出，包括設(shè)備具有較大的功率和扭矩。聚硅氧烷密封膠的內(nèi)在內(nèi)聚力和粘合力以及高粘度（抗剪切），導(dǎo)致聚硅氧烷會(huì)出現(xiàn)沿著旋轉(zhuǎn)的軸向上爬升的物理現(xiàn)象。聚硅氧烷自身會(huì)粘附（內(nèi)聚力），也會(huì)與它們接觸的材料粘附（附著），在這種情況下是指容器壁和軸。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，聚硅氧烷會(huì)散布在其上，這是金屬軸-硅氧烷的物理性能相互作用的結(jié)果，即潤(rùn)濕性（楊氏方程）。硅氧烷本身能高度粘附，這樣涂布在軸上的就不是一個(gè)薄層，而是厚厚的一層；這是由于材料的內(nèi)聚力造成的。
聚硅氧烷在混合過(guò)程中會(huì)沿著軸爬升，這是附著力和內(nèi)聚力相互作用的結(jié)果。如果產(chǎn)品在軸上爬得過(guò)高，可以在軸上使用“擋油環(huán)”。為了做到這一點(diǎn)，將一個(gè)薄的圓片安裝在軸上，高度超過(guò)正常的產(chǎn)品混合高度，半徑與混合容器成正比，這樣能減緩任何爬升。一旦聚硅氧烷“爬升”到軸的擋油環(huán)的高度，它就會(huì)被迫向外運(yùn)動(dòng)（因?yàn)樗荒茉傧蛏吓郎?。增加與軸之間的距離就相當(dāng)于加大旋轉(zhuǎn)（離心）力，最終導(dǎo)致聚硅氧烷從軸的擋油環(huán)上拋出，從而又回到混合料的主體中。軸的擋油環(huán)有助于將向心力轉(zhuǎn)成離心力，從而使材料保持在混合區(qū)。圖2顯示了適合混合和分散粘稠的硅氧烷產(chǎn)品的雙軸混合器。
當(dāng)配制新的聚硅氧烷密封膠時(shí)，有許多因素需要考慮。仔細(xì)考慮材料的性能及其與混合過(guò)程的相互作用是終端產(chǎn)品研發(fā)的一個(gè)重要組成部分。一種精心配制的分散體只有在正確混合時(shí)才能發(fā)揮最佳的作用。