
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和氧原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上通常連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成。苯基(ji)(ji)的(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)能(neng)(neng),三(san)氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很(hen)突出,在180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數(shu)周或(huo)更長(chang)時(shi)間(jian)仍有彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)透(tou)氣性(xing)好,氧氣透(tou)過率在合成聚合物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具(ju)有生(sheng)理惰(duo)性(xing)、不會導致凝血的(de)突出特性(xing),因此(ci)在醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要(yao)品種
硅橡膠分類的方法很多,通(tong)常按固(gu)化(hua)
前(qian)的形態(tai)分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao);按硫化溫度分(fen)為(wei)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao),高溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao);按所(suo)用單體(ti)的不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)等(deng);按性(xing)能和用途的不同又可分(fen)為(wei)通用型、超(chao)耐低溫型、超(chao)耐高溫型、高強力(li)型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是(shi)由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階段,奠定了現(xian)代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)始(shi)生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和(he)企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能(neng)力為(wei)135千噸,其(qi)中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體的過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的。它主要(yao)以高分子量的聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混(hun)入補(bu)(bu)強(qiang)填(tian)料(liao)、硫化(hua)劑(ji)等,在(zai)加熱加壓下硫化(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的補(bu)(bu)強(qiang)主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)類型的白炭(tan)黑,可使硫化(hua)膠(jiao)的強(qiang)度增加數十倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及(ji)賦予(yu)硫化(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)特(te)殊(shu)的性(xing)(xing)能,也加入相應的各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)添加劑(ji)。硫化(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)有機過(guo)氧(yang)化(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法(fa)如圖所示。一次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行高分子鏈的(de)交(jiao)聯反(fan)應;二次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行補充交(jiao)聯、驅除(chu)硫化(hua)(hua)劑分解(jie)產物和其他揮發性化(hua)(hua)合物以(yi)穩(wen)定硫化(hua)(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設備有(you)開(kai)放(fang)式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及真空(kong)密(mi)煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)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)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可(ke)達(da)-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這(zhe)對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等十(shi)分穩定,在不(bu)加(jia)任何添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中(zhong)(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳(tan)等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組(zu)織(zhi)不(bu)粘連(lian),具(ju)(ju)有(you)(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特別適合作為(wei)醫(yi)用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分(fen)(fen)別達(da)(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比(bi)分(fen)(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達(da)(da)2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機(ji)硅材(cai)料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方(fang)面的(de)(de)(de)用(yong)量,可以(yi)(yi)大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和(he)單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實(shi)現自(zi)(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機(ji)關公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供了(le)保障(zhang)。促進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有(you)力保障(zhang)。預測(ce)未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是(shi)重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約(yue)占非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消費量的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同時我(wo)國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術方面取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我(wo)國(guo)已發展成為全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開始低(di)于(yu)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成為廉價(jia)的(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并開始大(da)規模替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這將(jiang)極大(da)拓(tuo)展有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市(shi)場空(kong)間,同時將(jiang)帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費。