
硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含(han)甲基(ji)和少量(liang)乙(yi)烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)則可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能良(liang)好(hao),一般(ban)在(zai)-55℃下仍能工(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很突出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)(ke)長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也能承受(shou)數周(zhou)或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率(lv)在(zai)合(he)(he)成(cheng)聚合(he)(he)物中是較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突出特(te)性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的(de)方法很多,通常按(an)固(gu)化(hua)前的(de)形態分(fen)(fen)為固(gu)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)(fen)為室(shi)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體的(de)不同,可分(fen)(fen)為甲基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能和用(yong)途的(de)不同又可分(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高(gao)(gao)強力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑(ji)合成(cheng)的(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產品(pin)問世。1948年,采用高(gao)比表面(mian)積的(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍(yue)升到實用階(jie)段,奠(dian)定了現(xian)代(dai)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技術的(de)基(ji)礎。從二(er)(er)甲基(ji)二(er)(er)氯硅烷(wan)合成(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究(jiu)(jiu)始于1957年,多家(jia)研(yan)究(jiu)(jiu)所和企(qi)業(ye)陸續開(kai)發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千噸,其(qi)中高(gao)溫(wen)膠(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過(guo)程(cheng)是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主要(yao)以高分子(zi)量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生(sheng)膠(jiao),混(hun)入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是(shi)各種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十倍。有時為了降低成(cheng)本或(huo)改善(shan)膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng),也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各種(zhong)有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成(cheng)型方法如圖所示。一次硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進(jin)(jin)行(xing)高分子鏈的(de)交聯反(fan)應;二次硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進(jin)(jin)行(xing)補充交聯、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以(yi)穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設備(bei)有開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明(ming)(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對航空(kong)、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等(deng)十分(fen)穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于(yu)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘(zhan)連,具(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)(ye)協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)銷分別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分別增(zeng)(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)(zeng)加有機(ji)硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)零部件(jian)(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang),可以大幅度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)(liang)和單車(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加。國家鼓勵自主品牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)零部件(jian)(jian)實現自主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)車(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為自主品牌(pai)擴大在政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為改(gai)變目前國內(nei)政(zheng)府采(cai)購(gou)以合資品牌(pai)產(chan)(chan)品為主的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促(cu)進自主品牌(pai)發展,國產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供有力保障。預(yu)測未來3年(nian),我國室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)行業(ye)(ye)(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)(yin)為(wei)(wei)(wei)石(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)(de)(de)大幅上(shang)漲,同時我(wo)國(guo)(guo)(guo)在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵(jian)原料有機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技(ji)(ji)術方面(mian)取(qu)得突破(po),有機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技(ji)(ji)術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)(guo)公司壟(long)斷,但(dan)目前我(wo)國(guo)(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球(qiu)有機硅(gui)單體(ti)第1大國(guo)(guo)(guo),這2個方面(mian)原因(yin)(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起開始低(di)于石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)(wei)大宗石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉(lian)價的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大規模(mo)替代石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大拓展(zhan)有機硅(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空(kong)間,同時將帶(dai)動(dong)硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)樹脂等其(qi)他有機硅(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。