
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引入可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入則可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好,一般(ban)在-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)作(zuo)。引入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)也很突出(chu),在180℃下可長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)承(cheng)受數周或(huo)更長時間(jian)仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過(guo)率(lv)在合成(cheng)(cheng)聚合物中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導(dao)致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing)(xing),因此在醫用領(ling)域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的方法很(hen)多,通常按固化(hua)前的形態(tai)分(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所(suo)用單(dan)體的不(bu)同(tong),可(ke)分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用途的不(bu)同(tong)又可(ke)分(fen)為(wei)(wei)通用型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合成的。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用高比表面積(ji)的氣相法(fa)白(bai)炭黑補強的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的性(xing)能(neng)躍升到實用階段(duan),奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯硅(gui)烷合成開始(shi)生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的工(gong)業(ye)化研究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研究所(suo)和(he)企業(ye)陸續開發出(chu)各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力(li)為135千(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠是(shi)指(zhi)聚硅氧烷(wan)變成彈性體的(de)(de)(de)過程(cheng)是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)。它主要以高(gao)分子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯(xi)基硅氧烷(wan)為(wei)生(sheng)膠,混入補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成彈性體。硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)補強主要是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白(bai)炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有(you)時為(wei)了降低(di)成本或(huo)改善膠料性能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)(zhong)特(te)殊的(de)(de)(de)性能(neng),也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機過氧化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成反應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行補充(chong)交聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發(fa)性化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)以(yi)穩定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du)(du),且(qie)力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明其低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分(fen)穩定(ding),在不(bu)加任何(he)添(tian)加劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及(ji)化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)。普(pu)通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織不(bu)粘連,具有(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌(ji)體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠的(de)用量
據中(zhong)國汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)產銷分別達(da)(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡膠的(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加(jia)有(you)(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)(yi)大幅度(du)(du)提(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)提(ti)高都(dou)將推動汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡膠需求的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國家鼓勵(li)自(zi)主品牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)主化(hua),《2012年度(du)(du)黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求意(yi)見(jian)稿)》為(wei)自(zi)主品牌(pai)(pai)擴大在(zai)政府采購的(de)市場份(fen)額(e),為(wei)改變目前國內政府采購以(yi)(yi)合資品牌(pai)(pai)產品為(wei)主的(de)局面提(ti)供了(le)保障。促進自(zi)主品牌(pai)(pai)發展,國產汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)提(ti)供有(you)(you)力(li)保障。預(yu)測未來(lai)3年,我國室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)(yi)年均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)價(jia)(jia)格(ge)的(de)大幅上漲,同(tong)時(shi)我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生(sheng)產技術(shu)方面(mian)(mian)取得突(tu)破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生(sheng)產技術(shu)在(zai)2005年前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)(guo)公司壟(long)斷,但(dan)目(mu)前(qian)我國(guo)(guo)已發展成為(wei)(wei)全球(qiu)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國(guo)(guo),這2個方面(mian)(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價(jia)(jia)格(ge)從2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價(jia)(jia)的(de)合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規模替代(dai)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)消(xiao)費(fei)。