
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)原子上通(tong)常連(lian)有兩(liang)個有機(ji)基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)(gao)、低(di)溫性能,三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可提高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油(you)性能。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性能良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍能工(gong)作。引(yin)入(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性能也(ye)很突出(chu),在(zai)180℃下可長期(qi)工(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也(ye)能承受數周或更長時(shi)間仍有彈性,瞬(shun)時(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性好,氧氣透(tou)過率(lv)在(zai)合成聚合物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生(sheng)理惰(duo)性、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性,因此(ci)在(zai)醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類(lei)的(de)方法很(hen)多,通常按固化
前的形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單(dan)體(ti)的不同(tong),可(ke)分(fen)為(wei)甲基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性(xing)能和用(yong)途的不同(tong)又可(ke)分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力(li)型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年,采(cai)用高比表面積(ji)的(de)(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年,多家(jia)研(yan)究所和(he)企(qi)業陸(lu)續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力(li)為135千噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主(zhu)(zhu)要(yao)以高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生膠,混入補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)主(zhu)(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有時為了降低成(cheng)(cheng)本或改善(shan)膠料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種(zhong)有機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的目(mu)的是進行高分(fen)(fen)子鏈的交聯反應;二次硫(liu)化(hua)的目(mu)的是進行補(bu)充交聯、驅除(chu)硫(liu)化(hua)劑(ji)分(fen)(fen)解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的各項性能(neng)。常用的設備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空(kong)密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度(du)僅(jin)是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半(ban),但在(zai)200℃以(yi)上的(de)高溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持(chi)一(yi)定(ding)的(de)柔韌性(xing)、回(hui)彈性(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)能(neng)無明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)優(you)(you)異(yi)。這(zhe)對(dui)航(hang)(hang)空、宇(yu)航(hang)(hang)工業的(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭(chou)氧及紫外線(xian)等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加任何(he)添加劑的(de)情況下,就具有優(you)(you)良的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異(yi)的(de)絕緣性(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)能(neng)比(bi)通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低溫(wen)(wen)下,其物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)能(neng)優(you)(you)于(yu)通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)(you)及化(hua)(hua)學試劑性(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)耐(nai)(nai)油(you)(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具有抗凝血作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)反應性(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作為(wei)醫(yi)用(yong)(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)(liang)和(he)1930.64萬輛(liang)(liang),同比分別(bie)增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根(gen)據觀(guan)研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增加有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅度提高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對(dui)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)(zheng)機關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)(zheng)府(fu)采購的(de)(de)市場份額(e),為(wei)(wei)(wei)改變目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)政(zheng)(zheng)府(fu)采購以(yi)合資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提供(gong)了保(bao)障。促(cu)進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提供(gong)有(you)力保(bao)障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將以(yi)年(nian)均(jun)20%增長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油價(jia)格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)(shu)方面(mian)取(qu)得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾家跨(kua)國公司(si)壟斷,但目前我國已(yi)發(fa)展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為全球(qiu)有機(ji)(ji)硅(gui)單體第1大(da)國,這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開(kai)始(shi)(shi)低于石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)(shi)大(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)極(ji)大(da)拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空(kong)間,同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消費(fei)。