
硅橡膠是指主鏈由(you)硅和氧(yang)原子交替構成(cheng),硅原子上(shang)通常連有兩個有機基(ji)團的橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的硅氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的引入可提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)及(ji)氰基(ji)的引入則可提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引入苯(ben)基(ji)后,可達(da)-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu),在180℃下(xia)可長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受(shou)數周或更長時(shi)間仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上(shang)的高(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透過率在合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物中是較高(gao)的。此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有生理惰性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會(hui)導致凝血的突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此(ci)在醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分類的(de)方法很多(duo),通常按(an)固化(hua)(hua)前的(de)形(xing)態分為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)度分為(wei)室(shi)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)(ti)的(de)不同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按(an)性(xing)能和用(yong)途的(de)不同又可(ke)分為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由(you)美國(guo)以三氯(lv)(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高(gao)比(bi)表面積的氣(qi)相法(fa)白(bai)炭黑補(bu)強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍(yue)升(sheng)到實用(yong)階段(duan),奠(dian)定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術(shu)的基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開(kai)(kai)始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)和中(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業化(hua)研究始(shi)于(yu)1957年,多家研究所(suo)和企(qi)業陸續開(kai)(kai)發出各(ge)種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主要以高分子(zi)量的(de)聚甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)氧(yang)烷為生膠,混入(ru)補(bu)(bu)強(qiang)填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)補(bu)(bu)強(qiang)主要是(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠的(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有(you)時為了(le)降(jiang)低成(cheng)本或(huo)改善膠料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠各(ge)種特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入(ru)相應(ying)的(de)各(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種有(you)機(ji)過氧(yang)化(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法如(ru)圖所示。一次硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進(jin)行高分子(zi)鏈的(de)(de)交聯反(fan)應;二次硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進(jin)行補充交聯、驅除硫化劑分解產物(wu)和其他揮發性(xing)化合物(wu)以穩定硫化膠的(de)(de)各(ge)項(xiang)性(xing)能。常用(yong)的(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)(ji)及真空(kong)密煉(lian)機(ji)(ji)(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征是高溫(wen)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半(ban),但(dan)在200℃以上的(de)高溫(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)空(kong)(kong)、宇(yu)航(hang)工業的(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫外(wai)線(xian)等十分穩(wen)(wen)定(ding),在不(bu)加任何添加劑的(de)情況下(xia)(xia)(xia),就具(ju)有(you)優(you)良的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)高溫(wen)和-50℃的(de)低(di)(di)溫(wen)下(xia)(xia)(xia),其物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳(tan)等氣(qi)體的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體組織不(bu)粘連,具(ju)有(you)抗(kang)凝血作用,對(dui)肌體組織的(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作為醫用材料。
硅橡膠的用量(liang)
據(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)協會(hui)統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研天(tian)下的(de)(de)(de)新研究,增加有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高都(dou)將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增加。國家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實現(xian)自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意(yi)見稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在(zai)政府采購的(de)(de)(de)市場份額,為改變目(mu)前國內政府采購以(yi)合(he)資品(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供(gong)了(le)保(bao)障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有力保(bao)障(zhang)。預(yu)測未來3年(nian),我國室溫硫化硅橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)(ye)將以(yi)年(nian)均(jun)20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)基合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同時我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)方面取得(de)突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)(guo)已(yi)發(fa)展(zhan)成為(wei)全(quan)球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)起開始低于石(shi)(shi)油(you)基合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)基合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶(dai)動(dong)硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。