
硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通常連有兩(liang)個有機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)要(yao)由含(han)甲基(ji)和(he)少量(liang)乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性能(neng)(neng)良好,一般(ban)在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作。引入苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性能(neng)(neng)也很(hen)突出(chu),在180℃下(xia)可(ke)(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或(huo)更(geng)長時間仍有彈(dan)性,瞬(shun)時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性好,氧(yang)氣(qi)透過(guo)率在合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還(huan)具有生(sheng)理惰性、不會導(dao)致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性,因此(ci)在醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品(pin)種
硅橡(xiang)膠分類(lei)的(de)方法很多(duo),通常(chang)按固(gu)化
前的(de)形態(tai)分為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)(wen)(wen)度(du)分為室溫(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)單體的(de)不(bu)同,可分為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途的(de)不(bu)同又可分為通用(yong)型、超耐低溫(wen)(wen)(wen)型、超耐高溫(wen)(wen)(wen)型、高強力(li)型、耐油(you)型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)以三(san)氯化鐵為(wei)催(cui)化劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采用高比(bi)表(biao)面(mian)積(ji)的(de)氣相法白炭黑補(bu)強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能(neng)(neng)躍升到實用階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)技(ji)術(shu)的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成開(kai)始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工(gong)業(ye)化研(yan)究始于(yu)1957年,多家(jia)研(yan)究所和企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)(neng)力為(wei)135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡膠是(shi)指聚硅氧(yang)烷變成彈性(xing)(xing)體的(de)過程(cheng)是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)。它(ta)主要(yao)以高分子量的(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生膠,混入補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱(re)加壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅橡膠的(de)補強主要(yao)是(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)強度(du)增加數十倍。有(you)時為了降低成本或改善膠料(liao)性(xing)(xing)能及(ji)賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各(ge)種特殊的(de)性(xing)(xing)能,也加入相應(ying)的(de)各(ge)種添(tian)加劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種有(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加成反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行高分(fen)(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交聯反(fan)應;二(er)次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑(ji)分(fen)(fen)解(jie)產物和(he)其他揮發(fa)性(xing)化(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能(neng)。常用(yong)的(de)(de)設備有開(kai)放式(shi)煉膠(jiao)(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫(zi)外(wai)線等十分(fen)穩定(ding),在(zai)(zai)不加任何(he)添加劑的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于(yu)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)(you)及(ji)化(hua)(hua)(hua)學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)耐(nai)油(you)(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)等氣體(ti)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)組織(zhi)不粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同比分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用量約達(da)2.0萬t。根據觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新(xin)研究,增(zeng)加有機硅材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)(de)(de)用量,可以(yi)大幅度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用量水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅橡(xiang)膠需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主品牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自主化,《2012年(nian)度黨(dang)政(zheng)機關(guan)公(gong)務用車(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意(yi)見稿)》為自主品牌(pai)擴大在(zai)(zai)政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為改變目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)政(zheng)府采(cai)購(gou)以(yi)合資品牌(pai)產品為主的(de)(de)(de)局面提供了保(bao)障(zhang)。促(cu)進自主品牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應(ying)用提供有力保(bao)障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲(zhang),同時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術方面(mian)取(qu)得(de)突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術在2005年前被幾家(jia)跨(kua)國(guo)公司壟斷(duan),但目前我(wo)國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面(mian)原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起開(kai)始低于石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。