
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原子(zi)(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)(zi)上通常連(lian)有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油(you)性能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一般(ban)在-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)(yin)入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性能(neng)(neng)(neng)也(ye)很突出,在180℃下可(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)于(yu)200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)承受數周或更長時(shi)間仍有(you)彈性,瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透氣(qi)(qi)性好(hao),氧氣(qi)(qi)透過率在合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)生理惰性、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)突出特性,因此在醫用領(ling)域應用廣泛。
主要(yao)品種
硅橡膠分(fen)類(lei)的方法(fa)很多,通常(chang)按固化
前的形態分為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液(ye)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)(liu)化溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單(dan)體的不(bu)同(tong),可分為(wei)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)性能和用途的不(bu)同(tong)又可分為(wei)通用型(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑(ji)合成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采用高比表面積(ji)的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制(zhi)成(cheng)功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階段,奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)技術(shu)的(de)(de)基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化研究始(shi)于1957年,多(duo)家研究所和企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠
高溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈性體的過程是經(jing)過高溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)(cheng)型的。它主(zhu)要以高分子量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao),混入(ru)(ru)補強(qiang)填料(liao)、硫化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓(ya)下硫化(hua)成(cheng)(cheng)彈性體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的補強(qiang)主(zhu)要是各種類(lei)型的白炭黑,可使(shi)硫化(hua)膠(jiao)的強(qiang)度增加數十(shi)倍。有時為(wei)了(le)降低成(cheng)(cheng)本(ben)或(huo)(huo)改善膠(jiao)料(liao)性能及賦予(yu)硫化(hua)膠(jiao)各種特殊的性能,也加入(ru)(ru)相應的各種添加劑(ji)。硫化(hua)劑(ji)是各種有機過氧化(hua)物或(huo)(huo)加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法如圖所示(shi)。一次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目(mu)(mu)的(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目(mu)(mu)的(de)是(shi)進行補充(chong)交(jiao)聯、驅除硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)分解(jie)產(chan)物和其他(ta)揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常(chang)用的(de)設(she)備有開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏(nie)合機及(ji)真空密煉(lian)機。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這(zhe)對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分(fen)穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia),就具(ju)有優良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia),其物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用,對(dui)(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別適(shi)合作(zuo)為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠的用(yong)量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到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)(gong)業(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的用量(liang)約(yue)達2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方(fang)面(mian)的用量(liang),可以大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)用量(liang)水平(ping)的提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現(xian)自(zi)(zi)主化,《2012年(nian)度黨政機(ji)關公務用車(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)型目(mu)錄(征求意見(jian)稿)》為(wei)自(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)擴(kuo)大在政府采購的市場(chang)份(fen)額(e),為(wei)改(gai)變目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)政府采購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主的局面(mian)提(ti)供(gong)了保障(zhang)(zhang)。促進(jin)自(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的應用提(ti)供(gong)有力保障(zhang)(zhang)。預測未(wei)來(lai)3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)98%。但因為石油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生產技術方(fang)面取得突破,有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生產技術在2005年前(qian)被(bei)幾(ji)家跨(kua)國公(gong)司(si)壟斷(duan),但目前(qian)我國已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體第1大(da)國,這(zhe)2個(ge)方(fang)面原(yuan)因使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從(cong)2011年起開始低于石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費。