
硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通(tong)(tong)常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基和少量乙烯基的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯(ben)基的(de)引(yin)入(ru)(ru)可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫性能,三氟丙基及氰(qing)基的(de)引(yin)入(ru)(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫性能良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能工作。引(yin)入(ru)(ru)苯(ben)基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱(re)性能也很(hen)突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能承受數周(zhou)或更長時間(jian)仍(reng)有(you)(you)彈(dan)性,瞬(shun)時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣(qi)性好,氧(yang)氣(qi)透過率在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物(wu)中(zhong)是較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰性、不會導致凝血的(de)突(tu)出特性,因(yin)此(ci)(ci)在(zai)醫(yi)用(yong)領(ling)域應(ying)用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠分類的(de)方法(fa)很多,通(tong)常按(an)(an)(an)固(gu)(gu)化前的(de)形(xing)態(tai)分為(wei)固(gu)(gu)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)(an)硫(liu)化溫度分為(wei)室溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)(an)所用單體的(de)不同,可(ke)分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等;按(an)(an)(an)性能和用途的(de)不同又可(ke)分為(wei)通(tong)用型(xing)(xing)(xing)(xing)、超耐低(di)溫型(xing)(xing)(xing)(xing)、超耐高溫型(xing)(xing)(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是(shi)由美國以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合成的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表(biao)面積的(de)(de)(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補強(qiang)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)躍升到(dao)實用階(jie)段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)礎。從二甲基(ji)(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)國家(jia)有(you)美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中(zhong)(zhong)國等。中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)工(gong)業化(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究(jiu)所和企(qi)業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)(gui)氧烷變(bian)成彈性(xing)(xing)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型的(de)(de)(de)。它主要以(yi)高分子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補強填(tian)料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成彈性(xing)(xing)體(ti)(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強主要是各(ge)種類型的(de)(de)(de)白炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍。有時(shi)為了降低成本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)(xing)能(neng)及賦(fu)予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊(shu)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也(ye)加(jia)入相應的(de)(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)種有機過氧化(hua)物或(huo)加(jia)成反應催化(hua)劑(ji)。
加工(gong)成型方法如圖(tu)所(suo)示(shi)。一(yi)次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑(ji)分解產物和其他揮發性化(hua)合(he)物以(yi)穩(wen)定(ding)硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各(ge)項性能。常用的(de)(de)設(she)備有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真空密(mi)煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)僅是(shi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du)(du),且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對航空(kong)(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線(xian)等十(shi)分(fen)穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,就具有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優異的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組織不(bu)粘連(lian),具有(you)(you)抗凝血作用(yong)(yong)(yong),對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適(shi)合(he)作為醫(yi)用(yong)(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根(gen)據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加(jia)有機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅(fu)度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)量(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為自(zi)主(zhu)品牌擴大在政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變目(mu)前(qian)國內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合(he)資品牌產(chan)(chan)(chan)品為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)局面提供(gong)了保(bao)障(zhang)。促(cu)進自(zi)主(zhu)品牌發(fa)展(zhan),國產(chan)(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提供(gong)有力保(bao)障(zhang)。預(yu)測未來(lai)3年(nian)(nian),我國室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上(shang)漲,同時(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術方面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術在(zai)2005年(nian)前被(bei)幾家跨國(guo)公司壟(long)斷,但目前我國(guo)已發展成為(wei)全(quan)球有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這2個方面原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從(cong)2011年(nian)起開始低(di)于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)(jiang)極(ji)大(da)(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時(shi)將(jiang)(jiang)帶(dai)動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。