
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和氧原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上通常連有兩(liang)個有機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含(han)甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入可(ke)提(ti)(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入則可(ke)提(ti)(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好,一般在(zai)(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工(gong)(gong)作。引(yin)入苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)(zai)(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)(gong)作,稍(shao)高于200℃也能(neng)承受數周(zhou)或更長(chang)時(shi)(shi)間仍有彈性(xing)(xing),瞬時(shi)(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率在(zai)(zai)(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較高的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有生理(li)惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)(zai)(zai)醫用(yong)(yong)領域(yu)應用(yong)(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)橡膠(jiao)分類的方(fang)法(fa)很多,通常按固化
前的(de)形態分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按硫化溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按所用單體的(de)不同,可分為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟(fu)硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng);按性能和用途(tu)的(de)不同又可分為(wei)通用型(xing)(xing)、超(chao)耐低(di)溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油(you)型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問(wen)世。1948年(nian)(nian),采(cai)用(yong)高比表面積的(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)基礎。從(cong)二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始(shi)生產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續開(kai)發(fa)出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷變成彈性(xing)體的(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分子量(liang)的(de)(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補(bu)強填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)各種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)數十(shi)倍。有時為(wei)了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入(ru)相(xiang)應(ying)(ying)的(de)(de)各種(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種(zhong)(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成反(fan)應(ying)(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成(cheng)型方(fang)法如圖所示。一(yi)次(ci)硫化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行高(gao)分(fen)子鏈的(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行補充交聯(lian)、驅(qu)除硫化劑分(fen)解(jie)產物(wu)和其他揮發性化合(he)物(wu)以穩定(ding)硫化膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設(she)備有開(kai)放式煉(lian)膠(jiao)機、捏(nie)合(he)機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是天(tian)然橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)面硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)度(du)(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可(ke)達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航空(kong)(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外(wai)線(xian)等(deng)(deng)十分穩(wen)定,在(zai)不(bu)(bu)加任(ren)何添(tian)加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具有優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia),其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用(yong)(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體組織(zhi)不(bu)(bu)粘連,具有抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅(gui)橡(xiang)膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約(yue)達(da)2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可(ke)以(yi)(yi)大幅度(du)提(ti)高(gao)(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)(chan)量和單(dan)車(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件實(shi)現自主(zhu)(zhu)化,《2012年度(du)黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大在政(zheng)府采(cai)購(gou)(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為改變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)(chan)(chan)品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保障。促(cu)進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發展(zhan),國(guo)產(chan)(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保障。預測未來3年,我國(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行(xing)業將以(yi)(yi)年均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非石(shi)油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)油價格的(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術方面取(qu)得突(tu)破,有(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術在2005年前被幾家跨國(guo)公(gong)司(si)壟斷,但目前我國(guo)已(yi)發(fa)展(zhan)成為(wei)(wei)全球有(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)第(di)1大(da)國(guo),這(zhe)2個方面原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年起開(kai)始低于石(shi)油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代(dai)石(shi)油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)機硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市(shi)場空(kong)間,同時將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。