
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通(tong)常連有(you)兩個(ge)有(you)機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要(yao)由(you)含甲基和(he)少量乙烯(xi)基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯基的(de)(de)引(yin)入(ru)可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫性能(neng),三氟丙基及(ji)氰(qing)基的(de)(de)引(yin)入(ru)則可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫性能(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍(reng)(reng)能(neng)工作。引(yin)入(ru)苯基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更(geng)長時間(jian)仍(reng)(reng)有(you)彈性,瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性好,氧(yang)氣透過率在(zai)(zai)合成聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性、不會(hui)導致凝血的(de)(de)突出特性,因此(ci)在(zai)(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)類的(de)(de)(de)方法很(hen)多(duo),通常(chang)按固(gu)化前的(de)(de)(de)形態分(fen)為(wei)(wei)固(gu)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)(he)液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫度(du)分(fen)為(wei)(wei)室溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用單(dan)體的(de)(de)(de)不同,可分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能(neng)和(he)(he)用途的(de)(de)(de)不同又可分(fen)為(wei)(wei)通用型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高溫型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫(yi)用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑(ji)合成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采用高比(bi)表(biao)面積的(de)(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升到(dao)(dao)實用階段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)(de)基(ji)礎。從二(er)(er)甲(jia)基(ji)二(er)(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業化(hua)研究(jiu)始于1957年(nian),多家研究(jiu)所和(he)企業陸續(xu)開發出(chu)各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力(li)為(wei)135千(qian)噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧烷變(bian)成彈性體(ti)的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主要以高分子量(liang)的(de)(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)氧烷為(wei)生膠,混(hun)入(ru)補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈性體(ti)。硅(gui)橡膠的(de)(de)補強主要是(shi)各種類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成本或改善(shan)膠料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各種特(te)殊的(de)(de)性能,也加(jia)入(ru)相(xiang)應的(de)(de)各種添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各種有機過(guo)氧化(hua)(hua)物或加(jia)成反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方(fang)法如圖所示。一(yi)次(ci)(ci)硫化(hua)的目的是進行高分子鏈的交聯反應;二次(ci)(ci)硫化(hua)的目的是進行補(bu)充交聯、驅除硫化(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的各項性能。常用(yong)的設備有開放式(shi)煉膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度(du)(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在不(bu)加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就(jiu)具(ju)(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好(hao)。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(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)無毒,無味(wei),無嗅,與人體組(zu)織不(bu)粘連,具(ju)(ju)有抗凝血(xue)作(zuo)用(yong),對(dui)肌(ji)體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適合作(zuo)為醫(yi)用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的(de)用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協(xie)會(hui)統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷(xiao)分別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研天下的(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件方面的(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水(shui)平的(de)提(ti)(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政機關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿(gao))》為自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政府采購的(de)市場份(fen)額,為改(gai)變目前國(guo)(guo)內政府采購以(yi)合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為主(zhu)的(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促進(jin)自主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供有(you)力(li)保障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但因為石(shi)油價格的(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同(tong)(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)(chan)技術方面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)(chan)技術在2005年前被(bei)幾家跨國(guo)公(gong)司壟斷,但目前我(wo)國(guo)已發(fa)展(zhan)成(cheng)為全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方面原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開(kai)始低于石(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)(da)宗(zong)石(shi)油基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)(da)規模替代(dai)石(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)(jiang)極大(da)(da)(da)拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)市(shi)場(chang)空間,同(tong)(tong)時將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其(qi)他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)消費。