
硅橡膠是指主鏈由(you)(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常連有兩個有機基(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)(you)含甲基(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成。苯(ben)基(ji)的(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐高(gao)(gao)、低溫性(xing)能,三(san)氟(fu)丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐溫及(ji)耐油性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)能良好(hao),一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能工作。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐熱性(xing)能也很(hen)突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能承受數(shu)周或更長(chang)時間仍(reng)有彈性(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在(zai)合(he)(he)成聚合(he)(he)物中是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具(ju)有生理惰性(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)突(tu)出特性(xing),因此(ci)(ci)在(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)(fen)類的(de)方法很多,通常按(an)固化前的(de)形態分(fen)(fen)(fen)為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化溫(wen)度分(fen)(fen)(fen)為室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體的(de)不(bu)同(tong),可(ke)(ke)分(fen)(fen)(fen)為甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和用途的(de)不(bu)同(tong)又(you)可(ke)(ke)分(fen)(fen)(fen)為通用型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)橡膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催(cui)化劑(ji)合(he)(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡膠(jiao)產(chan)(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用高(gao)比表(biao)面積的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)研制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到實用階段(duan),奠定(ding)了(le)現(xian)代硅(gui)橡膠(jiao)生產(chan)(chan)技術(shu)的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合(he)(he)成(cheng)開始生產(chan)(chan)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有(you)美(mei)國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)工業化研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所和企業陸續開發出(chu)各種硅(gui)橡膠(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)橡膠(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力為(wei)135千噸(dun),其中高(gao)溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠
高溫硫(liu)(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅氧烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)過程是經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要以(yi)高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料、硫(liu)(liu)化劑等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化成(cheng)彈性(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要是各種(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化膠(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化劑是各種(zhong)(zhong)有(you)機過氧化物(wu)或加(jia)成(cheng)反應催化劑。
加工成型方法如圖所(suo)示。一次(ci)硫(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高分子(zi)鏈的(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充(chong)交聯、驅除硫(liu)(liu)化劑分解產物和其他揮發性化合物以穩定硫(liu)(liu)化膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式(shi)煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特(te)(te)征是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是天(tian)然(ran)橡膠(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)高(gao)溫(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)玻璃化溫(wen)度(du)一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)(you)異。這(zhe)對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫外(wai)線等(deng)十分穩定,在不加任何(he)添加劑(ji)(ji)的(de)情(qing)況下,就具有(you)優(you)(you)(you)良的(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)具有(you)優(you)(you)(you)異的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)物(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)橡膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)低溫(wen)下,其(qi)(qi)物(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)(you)于(yu)通用(yong)橡膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試(shi)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等(deng)的(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人(ren)體(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具有(you)抗(kang)凝血(xue)作(zuo)用(yong),對肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)(te)別適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協(xie)會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的用(yong)(yong)量約(yue)達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀(guan)研(yan)天(tian)下的新研(yan)究,增加有機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的用(yong)(yong)量,可以大幅(fu)度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)的安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)用(yong)(yong)量水平的提(ti)高都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求(qiu)的增加。國(guo)家(jia)鼓勵(li)自主(zhu)品(pin)牌(pai)的汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自主(zhu)化(hua),《2012年度(du)黨政機關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政府(fu)采購(gou)的市場份額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)內(nei)政府(fu)采購(gou)以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的局面提(ti)供(gong)了保障。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的應(ying)用(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保障。預(yu)測未來3年,我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將以年均20%增長。
此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因為石油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大幅上漲(zhang),同時我國(guo)在硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料(liao)有機(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術方(fang)面取得(de)突破,有機(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術在2005年(nian)(nian)前被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但目(mu)前我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為全球有機(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)第1大國(guo),這(zhe)2個方(fang)面原因使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從(cong)2011年(nian)(nian)起(qi)開(kai)始(shi)(shi)低于石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大宗(zong)石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始(shi)(shi)大規模替代石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓展有機(ji)(ji)硅產業的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅油(you)(you)、硅烷偶(ou)聯(lian)劑(ji)和(he)硅樹脂等其他有機(ji)(ji)硅產品的(de)(de)(de)消(xiao)費。