
硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和氧原子交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠主要由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受(shou)數周或更(geng)長(chang)時間(jian)仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要(yao)品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很多,通常按固化
前的(de)形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫度分為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體(ti)的(de)不(bu)(bu)同,可分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性(xing)能和(he)(he)用(yong)途的(de)不(bu)(bu)同又可分為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問(wen)世。1948年,采用高(gao)(gao)比(bi)表面(mian)積的(de)氣相法(fa)白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)(neng)躍(yue)升(sheng)到(dao)實用階段(duan),奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研(yan)(yan)究始于1957年,多(duo)家(jia)研(yan)(yan)究所和(he)企(qi)業(ye)陸續開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)(neng)力(li)為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高(gao)(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅氧(yang)(yang)烷(wan)變成彈性(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化成型的(de)。它主(zhu)要(yao)(yao)以高分子量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷(wan)為生膠(jiao),混入補強填料、硫(liu)化劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化成彈性(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)補強主(zhu)要(yao)(yao)是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)化膠(jiao)的(de)強度增加(jia)數十(shi)倍。有(you)時為了降低(di)成本或改善膠(jiao)料性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)化膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)入相(xiang)應的(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機過(guo)氧(yang)(yang)化物或加(jia)成反(fan)應催化劑(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所(suo)示。一次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)的目(mu)的是進(jin)行高分子鏈的交聯(lian)反應;二次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)的目(mu)的是進(jin)行補充交聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發性化(hua)合(he)(he)物(wu)以穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的各項(xiang)性能。常用的設備(bei)有(you)開放(fang)式(shi)煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏合(he)(he)機(ji)及真空密(mi)煉(lian)機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配(pei)方可達-100℃,表明其(qi)(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭(chou)氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不(bu)加(jia)(jia)任何添加(jia)(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘(zhan)連,具(ju)(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合(he)作(zuo)為醫(yi)用(yong)材料(liao)。
硅橡(xiang)膠的用(yong)量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協(xie)會統(tong)計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬t。根據觀研(yan)(yan)天下的(de)新研(yan)(yan)究,增加有機(ji)(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平(ping)的(de)提高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)增加。國(guo)(guo)家鼓勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)(fa)展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨(dang)政機(ji)(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌擴大在政府采購的(de)市場份額(e),為改(gai)變目前國(guo)(guo)內政府采購以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)局(ju)面提供了保障(zhang)。促(cu)進(jin)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌發(fa)(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提供有力保障(zhang)。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重(zhong)要的非(fei)石(shi)油(you)(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的98%。但(dan)因(yin)為石(shi)油(you)(you)(you)(you)價(jia)格的大(da)幅(fu)上漲,同(tong)時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的關(guan)鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的生產(chan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)方(fang)面(mian)(mian)取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的生產(chan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司(si)壟斷,但(dan)目前(qian)我國已發展成(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國,這(zhe)2個(ge)方(fang)面(mian)(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的價(jia)格從2011年起開(kai)始低(di)于石(shi)油(you)(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為大(da)宗石(shi)油(you)(you)(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的市場空(kong)間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的消費。