
硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)(he)氧(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通(tong)常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主(zhu)要由含甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和(he)(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入可提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐高、低溫(wen)性能(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入則可提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐低溫(wen)性能(neng)良(liang)好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工(gong)作。引入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐熱性能(neng)也很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期工(gong)作,稍高于200℃也能(neng)承受數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性,瞬時可耐300℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣性好,氧(yang)氣透(tou)過率在(zai)(zai)合成聚(ju)合物中是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)生理惰性、不(bu)會(hui)導致凝(ning)血的(de)(de)突(tu)出特(te)性,因此在(zai)(zai)醫(yi)用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡膠分(fen)類的方法很多,通常按固(gu)化
前的(de)形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)硫化溫(wen)(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單體(ti)的(de)不同(tong),可分為(wei)甲基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲基苯基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等;按(an)性(xing)能和用途的(de)不同(tong)又可分為(wei)通用型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為催(cui)化(hua)(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用高比(bi)表(biao)面積的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階段,奠定(ding)了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二甲(jia)基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國家有美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和(he)中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)(hua)研究始于1957年(nian)(nian),多家研究所和(he)企業陸續開(kai)發(fa)出(chu)各(ge)種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化硅橡(xiang)膠
高溫硫化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的過(guo)(guo)程是(shi)經(jing)過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的。它主要以(yi)高分子量(liang)的聚甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao),混入補(bu)強填料、硫化(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡膠(jiao)的補(bu)強主要是(shi)各(ge)種類型的白炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)的強度(du)增加(jia)(jia)(jia)數(shu)十倍。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本(ben)或改(gai)善膠(jiao)料性(xing)能及賦(fu)予(yu)硫化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊(shu)的性(xing)能,也加(jia)(jia)(jia)入相應的各(ge)種添加(jia)(jia)(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種有(you)機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方(fang)法如圖所示。一次硫化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進(jin)行高分子(zi)鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫化(hua)(hua)(hua)劑分解產物和(he)其(qi)他揮發(fa)性(xing)化(hua)(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)(de)(de)設備有開放式煉膠機、捏合機及(ji)真空密煉機。
主要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保(bao)持一定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能無明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達(da)-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能優異(yi)。這對航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外(wai)線等十分穩(wen)定,在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就(jiu)具(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能優于(yu)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組織不粘連,具(ju)有抗凝(ning)血(xue)作用(yong)(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別適合作為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)產銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加有機硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅(fu)度提高(gao)汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提高(gao)都將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主品牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主品牌擴大在(zai)政(zheng)府(fu)采(cai)購的(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府(fu)采(cai)購以合資品牌產品為(wei)主的(de)(de)局(ju)面(mian)提供(gong)了保(bao)障。促進(jin)自(zi)主品牌發展,國(guo)產汽(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提供(gong)有力保(bao)障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同(tong)時(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技術方(fang)面取得突破(po),有機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技術在2005年前(qian)被幾家(jia)跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已發展成(cheng)為全(quan)球有機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)第(di)1大國,這2個方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年起開始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為大宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大規模替代(dai)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極(ji)大拓展有機硅(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)(de)市場(chang)空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)樹脂(zhi)等其他有機硅(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。