
硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連(lian)有兩(liang)個有機(ji)基團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含(han)甲基和(he)少量(liang)乙烯基的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節(jie)組成。苯基的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性能(neng)(neng),三氟丙基及氰基的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)及耐油性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫(wen)性能(neng)(neng)良好,一(yi)般在-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)(gong)作。引(yin)入(ru)苯基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性能(neng)(neng)也很突出,在180℃下可(ke)長期工(gong)(gong)作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或(huo)更(geng)長時間仍有彈性,瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性好,氧氣透過率在合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有生理惰(duo)性、不會導(dao)致凝血(xue)的(de)(de)(de)突出特性,因此在醫用領域應(ying)用廣(guang)泛。
主要品種
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的(de)方法很(hen)多,通常按(an)(an)固(gu)化前的(de)形態分(fen)(fen)為(wei)固(gu)體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室(shi)溫(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體(ti)的(de)不同,可分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能(neng)和(he)用(yong)途(tu)的(de)不同又(you)可分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐(nai)(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為(wei)催化劑(ji)合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比表面(mian)積的(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到(dao)實用(yong)階段,奠(dian)定了(le)現(xian)代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成開始生產(chan)(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研究始于1957年,多家(jia)研究所和(he)企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)(chan)能(neng)力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫硫化(hua)硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)體的(de)過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主(zhu)要以(yi)高(gao)分子量的(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混(hun)入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下(xia)硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)要是各種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增加數十倍。有(you)時(shi)為了降低成(cheng)本或(huo)改(gai)善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特(te)殊的(de)性(xing)能,也加入相應的(de)各種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是各種(zhong)有(you)機過(guo)氧化(hua)物(wu)或(huo)加成(cheng)反應催(cui)化(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法如圖(tu)所示。一次硫(liu)化(hua)的目的是進行高分子鏈的交聯反應;二次硫(liu)化(hua)的目的是進行補(bu)充交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產物和其(qi)他揮發(fa)性化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的各(ge)項性能。常用(yong)的設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅(jin)是天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些(xie)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等十分穩(wen)定(ding),在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二(er)氧化碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織不粘連,具(ju)(ju)有(you)抗(kang)凝血作(zuo)用,對(dui)肌體組織的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)協會統(tong)計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同(tong)比分(fen)別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量,可以大幅度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡膠需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)化(hua),《2012年度黨政機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在政府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)內政府采(cai)購(gou)以合資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局(ju)面(mian)提供了保障。促進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提供有(you)力保障。預(yu)測未來3年,我國(guo)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以年均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油價格的(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時(shi)我國在(zai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方面取得突破(po),有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在(zai)2005年(nian)(nian)前被幾家跨國公司壟斷(duan),但目前我國已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體第1大國,這2個方面原因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年(nian)(nian)起開始低于石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)(shi)油基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規(gui)模替(ti)代石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間(jian),同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。