
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子(zi)交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通常(chang)連有兩(liang)個有機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)(you)含甲(jia)基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能,三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能良好,一(yi)般在-55℃下(xia)仍能工(gong)作。引入苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能也(ye)很突(tu)(tu)出(chu),在180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能承受數周(zhou)或更長(chang)時間(jian)仍有彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧氣透過率在合成(cheng)聚合物(wu)中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)(tu)出(chu)特性(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡膠分(fen)(fen)類的方法很(hen)多(duo),通(tong)常按固化(hua)前的形態分(fen)(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡膠和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡膠;按硫(liu)化(hua)溫度(du)分(fen)(fen)為室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠,高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠;按所用(yong)(yong)單體(ti)的不同,可分(fen)(fen)為甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡膠,甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡膠等(deng);按性能和用(yong)(yong)途(tu)的不同又可分(fen)(fen)為通(tong)用(yong)(yong)型、超耐低溫型、超耐高(gao)溫型、高(gao)強(qiang)力(li)型、耐油型、醫用(yong)(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美(mei)國(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為催化劑合成(cheng)的。1945年,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采(cai)用(yong)(yong)高比表面積(ji)的氣相法白炭黑補強的硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能躍升到(dao)實用(yong)(yong)階段(duan),奠定了(le)現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術的基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯(lv)硅烷合成(cheng)開(kai)始生產(chan)(chan)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄(e)羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業化研(yan)究(jiu)始于1957年,多家研(yan)究(jiu)所和企(qi)業陸續開(kai)發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底(di),中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫(liu)化硅橡膠
高(gao)(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)(shi)(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性體(ti)的(de)過程(cheng)是(shi)(shi)(shi)經(jing)過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的(de)。它主要(yao)以高(gao)(gao)分(fen)子量(liang)的(de)聚(ju)甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入(ru)補強填料(liao)、硫化(hua)劑等,在加熱加壓下硫化(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補強主要(yao)是(shi)(shi)(shi)各種類型的(de)白炭黑,可(ke)使(shi)硫化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度增加數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性能(neng)及賦予硫化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各種特殊的(de)性能(neng),也加入(ru)相(xiang)應的(de)各種添(tian)加劑。硫化(hua)劑是(shi)(shi)(shi)各種有(you)機(ji)過氧(yang)化(hua)物或加成(cheng)反(fan)應催(cui)化(hua)劑。
加(jia)工(gong)成型方法(fa)如圖所示。一次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和其他(ta)揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常(chang)用的(de)設備(bei)有(you)開(kai)放式煉膠(jiao)機、捏合機及真(zhen)空(kong)密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然橡(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)一半,但在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在不加任(ren)何添(tian)加劑的(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具(ju)(ju)(ju)有(you)(you)(you)優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有(you)(you)(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有(you)(you)(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)氣體的(de)(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與(yu)人體組織不粘連,具(ju)(ju)(ju)有(you)(you)(you)抗凝血作用,對(dui)肌體組織的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為(wei)醫用材料。
硅(gui)橡膠的用量(liang)
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會(hui)統(tong)計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀(guan)研(yan)天下的(de)(de)新(xin)研(yan)究,增加(jia)(jia)有(you)(you)機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大(da)幅(fu)度(du)提高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽(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)提高(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)增加(jia)(jia)。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主品牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)(zi)主化(hua),《2012年度(du)黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主品牌擴大(da)在(zai)政府采購的(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目前國(guo)(guo)(guo)內政府采購以合資品牌產品為(wei)主的(de)(de)局(ju)面提供了保障(zhang)。促進自(zi)(zi)主品牌發展(zhan),國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提供有(you)(you)力保障(zhang)。預(yu)測未來3年,我國(guo)(guo)(guo)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年均(jun)20%增長。
此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲(zhang),同時我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產技術方(fang)面(mian)取得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產技術在(zai)2005年(nian)前被(bei)幾家跨(kua)國(guo)公(gong)司壟斷(duan),但目前我(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)(da)國(guo),這(zhe)(zhe)2個方(fang)面(mian)原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)起開(kai)始(shi)(shi)低于石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)(shi)大(da)(da)(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)(zhe)將極(ji)大(da)(da)(da)拓展(zhan)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)市場空間,同時將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費(fei)。