
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替構成(cheng)(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上通(tong)常連有兩個有機基團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由(you)含甲基和少量乙烯基的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)(cheng)(cheng)。苯(ben)(ben)基的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基及(ji)氰基的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能良(liang)好,一般(ban)在-55℃下仍(reng)能工作。引(yin)(yin)入苯(ben)(ben)基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能也(ye)很(hen)突出,在180℃下可長期工作,稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也(ye)能承受數周或更長時間仍(reng)有彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率(lv)在合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)聚合(he)物中是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具(ju)有生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主(zhu)要品種
硅橡膠分類的方法很(hen)多,通常按固(gu)化
前的形態分(fen)為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)(hua)溫度分(fen)為室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)所用(yong)單(dan)體的不同(tong),可分(fen)為甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能(neng)和(he)用(yong)途的不同(tong)又可分(fen)為通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑(ji)合成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世(shi)。1948年(nian),采用(yong)高比表(biao)面(mian)積的氣相法白炭(tan)黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能躍(yue)升到(dao)實用(yong)階段,奠(dian)定了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合成開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多(duo)家研(yan)究(jiu)所(suo)和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力(li)為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅(gui)橡膠
高(gao)(gao)溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚硅氧烷變成(cheng)彈性體的過程(cheng)是(shi)(shi)經(jing)過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的。它主要以高(gao)(gao)分(fen)子量(liang)的聚甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入補強填(tian)料、硫化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下硫化(hua)成(cheng)彈性體。硅橡膠(jiao)(jiao)的補強主要是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)類型的白炭(tan)黑,可使(shi)硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的強度(du)增(zeng)加數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)特殊的性能,也加入相應的各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)添加劑(ji)。硫化(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機過氧化(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型(xing)方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)高分子鏈(lian)的(de)交聯反(fan)應(ying);二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)補(bu)充交聯、驅除(chu)硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物和其他揮發(fa)性化(hua)(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各(ge)項性能(neng)。常用的(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且(qie)力學(xue)(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)(yang)及紫外線等(deng)十分(fen)穩定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)也非常好。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)(hua)學(xue)(xue)試劑性(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮(dan)、氧(yang)(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連(lian),具(ju)有(you)抗(kang)凝(ning)血作(zuo)用,對肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常少。特別適合作(zuo)為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究(jiu),增(zeng)加有機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可(ke)以(yi)(yi)(yi)大幅(fu)度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)主化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意(yi)見稿)》為自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)擴大在政府(fu)采購的(de)(de)(de)市(shi)場份額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)內政府(fu)采購以(yi)(yi)(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)為主的(de)(de)(de)局面(mian)提供了保障(zhang)。促進自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保障(zhang)。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因為石油(you)價(jia)(jia)格(ge)(ge)的(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同時我國在(zai)(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術方面(mian)取得突破(po),有(you)機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術在(zai)(zai)2005年(nian)前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但(dan)目前(qian)我國已發展(zhan)(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為全球(qiu)有(you)機硅(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國,這2個方面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)(jia)格(ge)(ge)從2011年(nian)起開始低于石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為大(da)(da)宗(zong)石油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規(gui)模替代石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展(zhan)(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。