
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅和氧原子(zi)交(jiao)替構(gou)成(cheng),硅原子(zi)上通常連有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機(ji)基團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲(jia)基和少(shao)量乙烯(xi)基的(de)(de)(de)硅氧鏈節組成(cheng)。苯基的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可提(ti)高硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三(san)氟(fu)丙基及(ji)氰基的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可提(ti)高硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好(hao),一般(ban)在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基后,可達-73℃。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)也很(hen)突(tu)出(chu)(chu),在(zai)180℃下可長期工作(zuo),稍高于200℃也能(neng)承受數周或更長時間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透(tou)過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是(shi)較(jiao)高的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導(dao)致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突(tu)出(chu)(chu)特性(xing)(xing),因(yin)此(ci)在(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠(jiao)分類的方(fang)法很多,通常按固化
前的(de)形態分為固體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化溫度(du)分為室(shi)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)單體的(de)不同(tong)(tong),可(ke)分為甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和(he)用(yong)(yong)途的(de)不同(tong)(tong)又可(ke)分為通用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低(di)溫型(xing)(xing)、超耐(nai)高(gao)(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展(zhan)史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由美(mei)國(guo)以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白(bai)炭黑補強的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升到實用(yong)階段(duan),奠定了(le)現(xian)代(dai)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯硅烷合成開始(shi)生(sheng)產硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)和(he)中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所(suo)和(he)企業陸續開發(fa)出(chu)各(ge)種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千噸(dun),其(qi)中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚(ju)(ju)硅(gui)氧(yang)烷(wan)變(bian)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)過(guo)程是經(jing)過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量的(de)(de)聚(ju)(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)(wei)生膠(jiao),混入補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強主(zhu)要是各(ge)(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有時為(wei)(wei)了降低(di)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特(te)殊的(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是各(ge)(ge)種有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加(jia)工成(cheng)型(xing)方法如圖所示。一次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)(xing)高分子(zi)鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發(fa)性(xing)化(hua)(hua)合物(wu)以(yi)穩定(ding)硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各(ge)項性(xing)能。常用的(de)設(she)備有(you)開放式煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空密煉(lian)機(ji)。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是高(gao)溫(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面(mian)硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊(shu)配方可(ke)達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)(yang)及(ji)紫(zi)外線等十分(fen)穩定(ding)(ding),在不加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具有(you)(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌(ji)體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少(shao)。特別適(shi)合作(zuo)為醫(yi)用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協(xie)會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比(bi)分別增(zeng)長(chang)(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材(cai)料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以大幅(fu)度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自主品(pin)(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主化,《2012年度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自主品(pin)(pin)(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)政(zheng)府采購以合資(zi)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供(gong)了保障。促進自主品(pin)(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提供(gong)有力保障。預測未(wei)來(lai)3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將以年均20%增(zeng)長(chang)(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)(wei)石(shi)(shi)(shi)油價格的(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時(shi)我(wo)國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵原(yuan)料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術方面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公司壟(long)斷,但(dan)目前(qian)我(wo)國(guo)(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)第1大國(guo)(guo),這(zhe)2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開始低(di)于石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)(wei)大宗石(shi)(shi)(shi)油基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉價的(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規模(mo)替代石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大拓展有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場空(kong)間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費。