
硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構(gou)成(cheng),硅(gui)原子(zi)上(shang)通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠主(zhu)要由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則(ze)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)溫及(ji)(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)良好,一般(ban)在-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很(hen)突出,在180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或(huo)更長時間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠還(huan)具(ju)有(you)(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分類的方法很多,通常(chang)按(an)固化(hua)前的形態分為(wei)固體(ti)(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)(liu)化(hua)溫度分為(wei)室溫硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所(suo)用(yong)(yong)單(dan)體(ti)(ti)的不(bu)(bu)同(tong),可分為(wei)甲基乙(yi)烯基硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯(ben)基乙(yi)烯基硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用(yong)(yong)途(tu)的不(bu)(bu)同(tong)又(you)可分為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐低(di)溫型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐高(gao)溫型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美國(guo)以三氯化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑(ji)合(he)成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)品問(wen)世(shi)。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比(bi)表面積的(de)氣相(xiang)法白(bai)炭黑(hei)補(bu)強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階段,奠(dian)定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技術(shu)的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)始(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)工(gong)業化(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能力為135千噸,其中高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠
高(gao)(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠是(shi)指聚(ju)硅氧烷(wan)變成彈性(xing)(xing)(xing)體(ti)的過程是(shi)經過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型的。它(ta)主要(yao)以高(gao)(gao)分子量的聚(ju)甲基乙烯基硅氧烷(wan)為(wei)生膠,混入補(bu)(bu)強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)化(hua)成彈性(xing)(xing)(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠的補(bu)(bu)強(qiang)主要(yao)是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型的白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠的強(qiang)度增(zeng)加數十(shi)倍。有(you)時為(wei)了降低成本或改善膠料性(xing)(xing)(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠各(ge)(ge)種(zhong)特殊的性(xing)(xing)(xing)能(neng),也(ye)加入相應的各(ge)(ge)種(zhong)添(tian)加劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有(you)機過氧化(hua)物或加成反應催化(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖所(suo)示。一次(ci)硫化(hua)的目的是(shi)進(jin)行高分(fen)子鏈的交聯反應;二次(ci)硫化(hua)的目的是(shi)進(jin)行補充交聯、驅除(chu)硫化(hua)劑分(fen)解產物(wu)和其(qi)他揮(hui)發性化(hua)合物(wu)以穩定硫化(hua)膠(jiao)的各項(xiang)性能。常用的設備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)(he)表面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)度(du)一般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對航空(kong)、宇航工業的(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)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外(wai)線(xian)等(deng)十分(fen)穩定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia),就具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐候性(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(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)(he)耐電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia)(xia),其物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)(yong)橡(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)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與(yu)人(ren)體(ti)組(zu)(zu)織不粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝(ning)血作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong),對肌體(ti)組(zu)(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別(bie)適合作(zuo)(zuo)為醫(yi)用(yong)(yong)(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分(fen)別達(da)(da)到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達(da)(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機硅材(cai)料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全(quan)性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對(dui)硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓(gu)勵自(zi)(zi)(zi)主品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實(shi)現自(zi)(zi)(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度黨政機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)(zi)主品牌擴大在(zai)政府(fu)采購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場份額(e),為(wei)改變目前(qian)國內政府(fu)采購(gou)以合(he)資品牌產(chan)(chan)品為(wei)主的(de)(de)(de)局(ju)面提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自(zi)(zi)(zi)主品牌發展,國產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保(bao)障。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國室溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非石油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因為石油(you)(you)價格的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同(tong)時(shi)我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產技術方面取(qu)得(de)突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產技術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但(dan)目前(qian)我(wo)國已發展成(cheng)(cheng)為全球(qiu)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)國,這2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開(kai)始(shi)(shi)低(di)于石油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)(shi)大(da)規模替代石油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間(jian),同(tong)時(shi)將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。