
硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈由硅(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)原子(zi)上(shang)通常連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)則(ze)可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)能良好(hao),一(yi)般在-55℃下仍(reng)能工(gong)作。引入(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能也很(hen)突出(chu),在180℃下可長期工(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也能承受數周或更長時(shi)間仍(reng)有彈性(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可耐(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在合成聚(ju)合物(wu)中(zhong)是較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)在醫用領域應用廣泛。
主要品(pin)種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分類的(de)方法很多(duo),通(tong)常按(an)固化(hua)前(qian)的(de)形態分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用單(dan)體的(de)不同,可分為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和用途的(de)不同又(you)可分為(wei)通(tong)用型(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)、醫(yi)用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美(mei)國(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣相(xiang)法(fa)白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階(jie)段(duan),奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產技(ji)術的(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)烷合成開(kai)始(shi)生(sheng)(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究(jiu)(jiu)始(shi)于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)(jiu)所和企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產能(neng)力為(wei)135千噸,其(qi)中(zhong)(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡膠是指聚硅氧烷變成(cheng)(cheng)彈性體(ti)的過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的。它主(zhu)要(yao)以高分子量(liang)的聚甲基乙烯基硅氧烷為生膠,混入補強填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體(ti)。硅橡膠的補強主(zhu)要(yao)是各(ge)種類型的白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的強度增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有時(shi)為了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠料(liao)性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各(ge)種特殊的性能(neng),也加(jia)(jia)(jia)入相(xiang)應(ying)(ying)的各(ge)種添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有機過氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法如圖(tu)所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行(xing)高(gao)分子鏈的(de)(de)交聯反(fan)應;二(er)次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行(xing)補充交聯、驅除(chu)硫化(hua)劑分解產(chan)物和其他揮發性化(hua)合(he)物以穩定硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常(chang)用的(de)(de)設(she)備有(you)開放(fang)式煉(lian)膠(jiao)機(ji)(ji)、捏合(he)機(ji)(ji)及(ji)真空密煉(lian)機(ji)(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)(gao)溫穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(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)(gao)溫環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明顯變(bian)化(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫度一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表明其低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及(ji)紫外線等十分穩定,在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫下(xia),其物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅(xiu),與人(ren)體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具有抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特(te)別(bie)適合(he)作(zuo)為(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅(gui)橡膠的用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業硅橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅度(du)提高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業對硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年度(du)黨(dang)政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)市場份額,為改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府采購以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)產品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提供了保(bao)障(zhang)。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供有力保(bao)障(zhang)。預(yu)測未來(lai)3年,我(wo)國(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)(you)(you)基合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)(you)(you)基合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量(liang)的(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)油(you)(you)(you)(you)價格(ge)的(de)(de)大幅上漲,同時(shi)我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術(shu)方面(mian)取得(de)突破(po),有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷(duan),但目前我國(guo)已(yi)發展成為全球(qiu)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體第1大國(guo),這2個(ge)方面(mian)原(yuan)因(yin)使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格(ge)從(cong)2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)油(you)(you)(you)(you)基合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大宗石(shi)油(you)(you)(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大規(gui)模(mo)替代石(shi)油(you)(you)(you)(you)基合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大拓展有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)(de)市場空(kong)間(jian),同時(shi)將帶動硅(gui)油(you)(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他(ta)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)產品的(de)(de)消費。