
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上通常(chang)連(lian)有兩個有機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含(han)甲基(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高、低溫性能,三氟(fu)丙基(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則(ze)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)(nai)油(you)性能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫性能良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能工(gong)作。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱(re)性能也很突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長期工(gong)作,稍高于200℃也能承(cheng)受數周或更長時(shi)間仍有彈性,瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性好,氧(yang)氣透過率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理惰性、不會導(dao)致凝血的(de)(de)突(tu)出特性,因此在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品(pin)種
硅(gui)橡膠(jiao)分(fen)類的方法很多,通(tong)常按固化
前的(de)形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)硫化(hua)溫度分為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)所用單體(ti)的(de)不同,可分為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等;按(an)(an)性能和用途的(de)不同又可分為(wei)通用型、超耐(nai)低溫型、超耐(nai)高溫型、高強力型、耐(nai)油型、醫用型等等。
發展(zhan)史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由(you)美國(guo)(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑合成的(de)(de)(de)(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世(shi)。1948年,采用高(gao)比(bi)表(biao)面積的(de)(de)(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補強的(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)躍升(sheng)到實用階段(duan),奠定(ding)了現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)基礎。從(cong)二(er)甲基二(er)氯硅烷(wan)合成開始(shi)生(sheng)產(chan)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)工業化研究(jiu)始(shi)于1957年,多家研究(jiu)所(suo)和企業陸續開發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力(li)為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠是指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型的。它主(zhu)要以高(gao)分子量(liang)的聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生膠,混入補強填料(liao)(liao)、硫(liu)化劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)化成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅橡膠的補強主(zhu)要是各種(zhong)類型的白炭黑,可使硫(liu)化膠的強度增加(jia)數(shu)十倍。有(you)時為了降(jiang)低成(cheng)本或(huo)改善(shan)膠料(liao)(liao)性(xing)(xing)能及賦(fu)予硫(liu)化膠各種(zhong)特殊(shu)的性(xing)(xing)能,也(ye)加(jia)入相應的各種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是各種(zhong)有(you)機過(guo)氧(yang)化物(wu)或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化劑(ji)。
加(jia)工成型方(fang)法如圖所(suo)示。一(yi)次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交聯(lian)反(fan)應(ying);二次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行(xing)補充交聯(lian)、驅除(chu)硫化(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩(wen)定硫化(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常(chang)用(yong)的(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些(xie)合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)化溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)十分(fen)穩定(ding),在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)透(tou)(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人體(ti)組織不粘連,具有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別達(da)到1927.18萬(wan)(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛(liang),同比分別增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增加有機硅(gui)材(cai)料在汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)提(ti)高(gao)都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)增加。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主品牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)實現(xian)自(zi)主化,《2012年(nian)度黨(dang)政機關(guan)公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征求意(yi)見稿)》為自(zi)主品牌(pai)擴大在政府采購(gou)的(de)市場(chang)份額(e),為改變目前國(guo)內政府采購(gou)以(yi)合(he)資(zi)品牌(pai)產(chan)品為主的(de)局面提(ti)供了保(bao)障。促進自(zi)主品牌(pai)發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障。預測(ce)未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)年(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重(zhong)要的(de)(de)非石油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因(yin)為石油(you)價(jia)(jia)格的(de)(de)大幅(fu)上(shang)漲(zhang),同(tong)時我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生產技術方面取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生產技術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公(gong)司壟斷,但目前(qian)我國(guo)已發展成(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)第1大國(guo),這(zhe)2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始低(di)于(yu)石油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為大宗石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大規(gui)模替代石油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消費(fei)。