
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構(gou)成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯(ben)基(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數周(zhou)或更長(chang)時間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過(guo)率在(zai)(zai)合成聚合物(wu)中是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)(you)生理(li)惰(duo)性(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在(zai)(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主(zhu)要品(pin)種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類(lei)的(de)(de)方(fang)法很(hen)多,通常(chang)按固化(hua)前(qian)的(de)(de)形態分(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液(ye)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的(de)(de)不(bu)同,可(ke)分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和(he)用(yong)途的(de)(de)不(bu)同又可(ke)分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國以三氯化鐵為催化劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高(gao)比表面積的(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用階(jie)段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國家有(you)美國。俄羅(luo)斯(si)、德國、日本、韓國和(he)中(zhong)(zhong)國等。中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究(jiu)始于1957年,多(duo)家研(yan)究(jiu)所和(he)企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千噸(dun)(dun),其中(zhong)(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)(dun)。
高(gao)溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)
高溫硫(liu)(liu)(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化成(cheng)型(xing)的(de)。它(ta)主(zhu)(zhu)要以高分子量的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)(zhu)要是(shi)各(ge)種類(lei)型(xing)的(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度(du)增加(jia)數十(shi)倍。有時(shi)為了降低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及(ji)賦(fu)予硫(liu)(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種特(te)殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化劑是(shi)各(ge)種有機過氧(yang)化物(wu)或加(jia)成(cheng)反應催(cui)化劑。
加工成型方法(fa)如(ru)圖(tu)所(suo)示。一(yi)次硫化(hua)(hua)(hua)的目的是(shi)進(jin)行(xing)高分子鏈(lian)的交聯反(fan)應;二次硫化(hua)(hua)(hua)的目的是(shi)進(jin)行(xing)補(bu)充交聯、驅除硫化(hua)(hua)(hua)劑分解產物(wu)和(he)其(qi)他揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)以穩定硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的各項性(xing)能(neng)。常用(yong)的設備有開(kai)放(fang)式煉(lian)膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但(dan)在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)(biao)面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩定,在不(bu)加任何添(tian)加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織不(bu)粘連,具(ju)(ju)有抗凝血作用(yong)(yong),對肌(ji)體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別(bie)適合(he)作為醫(yi)用(yong)(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量(liang)
據中(zhong)國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分別(bie)達到1927.18萬(wan)(wan)輛(liang)和(he)(he)1930.64萬(wan)(wan)輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料(liao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用量(liang),可以大幅度(du)提高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)提高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主品牌的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實(shi)現自(zi)主化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政機(ji)關(guan)公務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見(jian)稿)》為(wei)自(zi)主品牌擴大在政府采購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)改變目前國(guo)內政府采購以合(he)資品牌產品為(wei)主的(de)(de)(de)局面提供了(le)保障(zhang)(zhang)。促進(jin)自(zi)主品牌發展(zhan),國(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應(ying)用提供有力保障(zhang)(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消費量的(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技(ji)術方(fang)面取得突破,有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技(ji)術在2005年前被幾家跨(kua)國(guo)(guo)(guo)公司壟斷(duan),但(dan)目前我國(guo)(guo)(guo)已(yi)發(fa)展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)國(guo)(guo)(guo),這(zhe)2個方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起開(kai)始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅(jin)約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并(bing)開(kai)始(shi)大(da)規模替代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將極大(da)拓展有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市(shi)場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)消費。