
硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)(yuan)子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子上通常連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引入可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引入則(ze)可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)能(neng)(neng)良(liang)好(hao)(hao),一般(ban)在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可長期工作(zuo),稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時間仍(reng)有彈(dan)性(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao)(hao),氧(yang)氣透(tou)過率在(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生(sheng)理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在(zai)醫用(yong)(yong)領(ling)域(yu)應(ying)用(yong)(yong)廣泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡膠分類(lei)的(de)方法很多,通常按固化
前的形(xing)態分(fen)(fen)為固體硅橡膠(jiao)和液體硅橡膠(jiao);按(an)(an)硫(liu)(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅橡膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅橡膠(jiao);按(an)(an)所用單體的不(bu)同,可分(fen)(fen)為甲基乙(yi)烯基硅橡膠(jiao),甲基苯(ben)基乙(yi)烯基硅橡膠(jiao)、氟硅,腈硅橡膠(jiao)等;按(an)(an)性能(neng)和用途(tu)的不(bu)同又可分(fen)(fen)為通用型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世(shi)。1948年(nian),采用高比(bi)表面積的(de)(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能躍升到實(shi)用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技(ji)術的(de)(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合成開(kai)始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工(gong)業化(hua)研究始于1957年(nian),多家研究所和企(qi)業陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠是指聚硅(gui)(gui)氧烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的(de)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)是經過(guo)(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為(wei)生膠,混入補強填料、硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加熱(re)加壓(ya)下硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)補強主要(yao)是各種類(lei)型的(de)白炭(tan)黑,可使硫化(hua)(hua)膠的(de)強度增加數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠料性(xing)(xing)能及賦予(yu)硫化(hua)(hua)膠各種特殊的(de)性(xing)(xing)能,也加入相應的(de)各種添加劑(ji)(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是各種有機過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所(suo)示(shi)。一次硫化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)(de)(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次硫化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫化劑(ji)分(fen)解產(chan)物和其他揮發性化合物以(yi)穩定硫化膠(jiao)的(de)(de)(de)各項性能(neng)。常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)、回彈性(xing)和(he)(he)表面(mian)硬度,且力學(xue)性(xing)能(neng)無明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配(pei)方可達(da)-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)優(you)(you)異。這(zhe)對航(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐候性(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)(deng)十分穩定(ding),在(zai)不(bu)(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)能(neng),耐電(dian)暈性(xing)和(he)(he)耐電(dian)弧性(xing)也(ye)非常好。(5)物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)能(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)能(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學(xue)試劑(ji)性(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體組織不(bu)(bu)粘連(lian),具有(you)抗凝(ning)血作用(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)非常少(shao)。特(te)別(bie)適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀(guan)研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可(ke)以(yi)大幅度(du)(du)提高(gao)(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提高(gao)(gao)都(dou)將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)(gui)橡膠需求的(de)(de)(de)增加。國家鼓勵自主品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自主化,《2012年(nian)度(du)(du)黨政(zheng)(zheng)機(ji)(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自主品(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)(zheng)府采購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)(wei)改變目前國內政(zheng)(zheng)府采購以(yi)合資品(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)局面提供(gong)了保障(zhang)。促進自主品(pin)牌發展(zhan),國產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供(gong)有(you)力保障(zhang)。預(yu)測未來(lai)3年(nian),我(wo)國室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將以(yi)年(nian)均(jun)20%增長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)油(you)價格的(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵(jian)原料有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)(ji)術方面(mian)取得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)(ji)術在(zai)2005年前被幾家跨國公司壟斷,但(dan)目(mu)前我國已(yi)發展成為全球有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大(da)(da)國,這(zhe)2個方面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起(qi)開始(shi)(shi)低于石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)(shi)大(da)(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大(da)(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市(shi)場空(kong)間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)消費。