
硅橡膠是(shi)(shi)指主鏈由硅(gui)和氧(yang)(yang)原子交替構成,硅(gui)原子上通常連(lian)有兩個有機基(ji)團的橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由含(han)甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的硅(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成。苯基(ji)的引入(ru)可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)高、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的引入(ru)則可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)良好,一(yi)般在-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)作。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)也很突出,在180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍高于200℃也能(neng)承受數周(zhou)或更長時間仍(reng)有彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的透氣性(xing)好,氧(yang)(yang)氣透過率(lv)在合成聚合物中(zhong)是(shi)(shi)較(jiao)高的。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)、不會導致凝血(xue)的突出特(te)性(xing),因(yin)此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠分類的(de)方(fang)法很多,通(tong)常按固化(hua)前的(de)形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按所用(yong)單體(ti)的(de)不(bu)同,可分為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng);按性能(neng)和用(yong)途的(de)不(bu)同又可分為(wei)通(tong)用(yong)型、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型、超耐(nai)高溫(wen)(wen)型、高強力型、耐(nai)油型、醫(yi)用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵(tie)為(wei)催化(hua)劑合(he)成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)高比表面積的氣(qi)相法(fa)白炭(tan)黑(hei)補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍升到實用(yong)階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技(ji)術的基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合(he)成開始生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工(gong)業化(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續(xu)開發出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為(wei)135千噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠是指聚(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)體(ti)的過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的。它主要(yao)以高(gao)分子量的聚(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(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠的補(bu)強(qiang)主要(yao)是各種(zhong)類型的白炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的強(qiang)度增加數十倍。有時為了降低成(cheng)本(ben)或改善膠料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各種(zhong)特殊(shu)的性(xing)能(neng),也加入相應(ying)的各種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加成(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方(fang)法(fa)如圖所示。一次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行高分子鏈的(de)交聯反應;二(er)次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行補(bu)充交聯、驅除(chu)硫(liu)化劑(ji)分解產(chan)物和其他(ta)揮(hui)發(fa)性化合物以穩定硫(liu)化膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)硬度,且力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)(ming)顯變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般(ban)為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩定(ding)(ding),在(zai)不加任(ren)何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化學(xue)(xue)試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣體的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體組織(zhi)不粘連,具有抗凝血作用(yong),對肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)(chang)(chang)少。特(te)別適合(he)(he)作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別達(da)到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀研(yan)天(tian)下(xia)的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵(li)自(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實(shi)現自(zi)(zi)主化,《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)市場(chang)份額,為改變(bian)目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購以(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為主的(de)(de)局(ju)面提供(gong)(gong)了保障。促進自(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供(gong)(gong)有力保障。預測未來3年(nian),我(wo)國(guo)(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上(shang)漲,同(tong)時我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)(yuan)料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術方面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大(da)(da)(da)國(guo),這2個方面原(yuan)(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始(shi)低于(yu)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)(da)(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)(da)(da)規模替代石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極(ji)大(da)(da)(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場(chang)空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)費。