
硅橡膠是指主鏈(lian)(lian)由硅(gui)和(he)氧原(yuan)子交替構成(cheng),硅(gui)原(yuan)子上通常連有兩個有機基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基和(he)少量乙烯基的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)(lian)節組成(cheng)。苯基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)、低溫性能(neng),三氟丙基及氰基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫及耐油性能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫性能(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)工作。引(yin)入苯基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性能(neng)也很突出(chu),在180℃下可(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受數(shu)周或更(geng)長(chang)時間(jian)仍(reng)(reng)有彈性,瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性好(hao),氧氣透過率(lv)在合成(cheng)聚合物(wu)中是較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理惰性、不會導致(zhi)凝血(xue)的(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性,因此(ci)在醫用領域應用廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠分類的方(fang)法很(hen)多(duo),通常按固化
前的(de)形態分為固體硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分為室(shi)溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用單體的(de)不同,可分為甲基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用途(tu)的(de)不同又可分為通用型、超耐低溫(wen)型、超耐高(gao)(gao)溫(wen)型、高(gao)(gao)強力(li)型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是由(you)美國(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑(ji)合(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采(cai)用高比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階(jie)段(duan),奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術(shu)的(de)(de)基礎(chu)。從二(er)(er)甲(jia)基二(er)(er)氯硅(gui)烷合(he)成(cheng)(cheng)開始生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研究始于1957年,多(duo)家研究所(suo)和企業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高(gao)(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅氧(yang)(yang)烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)過程是經(jing)過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要以高(gao)(gao)分子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)(ru)補強填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要是各(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加數十倍。有(you)時為了降低(di)成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也加入(ru)(ru)相應的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機過氧(yang)(yang)化(hua)物或加成(cheng)(cheng)反(fan)應催化(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如圖所示。一(yi)次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分(fen)(fen)子(zi)鏈的(de)交聯(lian)反應;二(er)次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)(fen)解產物(wu)和其(qi)他揮發性化(hua)(hua)合(he)物(wu)以穩定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設(she)備(bei)有開放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定(ding)(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(he)表(biao)面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及紫(zi)外線(xian)等(deng)十分(fen)穩定(ding)(ding),在(zai)不(bu)加任何添(tian)加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(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)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化碳(tan)等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體組織(zhi)不(bu)粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作為(wei)醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研天下(xia)的(de)新研究,增加有機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)(jian)方面的(de)用(yong)量(liang)(liang),可以大幅(fu)度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)提高(gao)都(dou)將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需求的(de)增加。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)主品牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主品牌(pai)(pai)擴大在政府(fu)采購(gou)的(de)市場(chang)份額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)內政府(fu)采購(gou)以合資品牌(pai)(pai)產(chan)品為(wei)主的(de)局面提供(gong)了保障。促進自(zi)主品牌(pai)(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)應(ying)用(yong)提供(gong)有力保障。預測(ce)未來3年(nian),我國(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將以年(nian)均(jun)20%增長。
此外(wai),硅橡(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大幅上(shang)漲,同(tong)時我國在(zai)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機(ji)硅單(dan)體(ti)的(de)(de)生產技(ji)術(shu)方面(mian)取(qu)得(de)突(tu)破,有(you)機(ji)硅單(dan)體(ti)的(de)(de)生產技(ji)術(shu)在(zai)2005年(nian)前被(bei)幾家跨國公(gong)司壟斷,但(dan)目前我國已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為全球有(you)機(ji)硅單(dan)體(ti)第1大國,這(zhe)2個方面(mian)原因使硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始低于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為大宗石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大規模替代(dai)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極(ji)大拓展有(you)機(ji)硅產業的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶(dai)動硅油(you)(you)(you)、硅烷(wan)偶聯劑和(he)硅樹脂(zhi)等其他有(you)機(ji)硅產品的(de)(de)消費。