
硅橡膠是指主鏈(lian)(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上通(tong)常(chang)連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含(han)甲(jia)基(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)(lian)節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引入可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引入則可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)(xia)仍能(neng)(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在180℃下(xia)(xia)可長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更(geng)長時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透(tou)過(guo)率(lv)在合成(cheng)聚合物中是較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing),因此(ci)在醫用領域應(ying)用廣(guang)泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分(fen)類的方(fang)法(fa)很多,通常按固(gu)化
前的(de)(de)形態分為(wei)(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠;按硫化溫度分為(wei)(wei)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)(gao)溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠;按所用(yong)單體的(de)(de)不同(tong),可分為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠等(deng);按性能和用(yong)途(tu)的(de)(de)不同(tong)又可分為(wei)(wei)通用(yong)型、超(chao)耐低(di)溫型、超(chao)耐高(gao)(gao)溫型、高(gao)(gao)強力型、耐油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅橡膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian)(nian),硅橡膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian)(nian),采(cai)用(yong)高比表面積的(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)硅橡膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功(gong),使硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能躍升到實用(yong)階段,奠定了(le)現代硅橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅烷合成(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研究始于1957年(nian)(nian)(nian),多家研究所和(he)企業(ye)陸續開(kai)發出各(ge)種硅橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)
高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫化硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)烷變(bian)成彈(dan)性體(ti)的(de)過程是(shi)經過高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(110-170℃)硫化成型的(de)。它主要(yao)以高(gao)(gao)分子量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混(hun)入補(bu)強(qiang)(qiang)填料、硫化劑等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫化成彈(dan)性體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)(qiang)主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類(lei)型的(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫化膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為了降(jiang)低成本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦(fu)予(yu)硫化膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)性能,也(ye)加(jia)入相應的(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫化劑是(shi)各(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化物或加(jia)成反應催化劑。
加(jia)工(gong)成(cheng)型方(fang)法如圖所示。一次硫(liu)(liu)(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分子鏈(lian)的(de)(de)交聯反應;二(er)次硫(liu)(liu)(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充交聯、驅除硫(liu)(liu)(liu)(liu)化劑分解產物和其他揮發性化合物以(yi)穩定(ding)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化膠的(de)(de)各項性能。常(chang)用的(de)(de)設備有(you)開放式煉(lian)(lian)膠機、捏合機及真(zhen)空密煉(lian)(lian)機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬(ying)度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外(wai)線(xian)等十分穩定,在(zai)不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)情況下,就(jiu)具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織不(bu)粘連,具(ju)有(you)抗(kang)凝血作(zuo)用,對肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠的用(yong)量
據(ju)中國(guo)汽(qi)車工(gong)業(ye)協會統(tong)計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)車產(chan)銷(xiao)分別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新(xin)研究,增加有(you)機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)車零部件(jian)方(fang)面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可(ke)以(yi)(yi)大幅(fu)度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)車的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車產(chan)量(liang)(liang)和(he)單車用(yong)量(liang)(liang)水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都(dou)將(jiang)推動(dong)汽(qi)車工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠需求的(de)(de)(de)增加。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車發展,關鍵汽(qi)車零部件(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車選用(yong)車型目錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主品牌(pai)(pai)擴大在(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府采購(gou)以(yi)(yi)合資品牌(pai)(pai)產(chan)品為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供(gong)了保障。促(cu)進自(zi)主品牌(pai)(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)車業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)車膠的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供(gong)有(you)力保障。預測未(wei)來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)車行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠是重要的(de)(de)非石(shi)油基合成(cheng)橡膠,約占(zhan)非石(shi)油基合成(cheng)橡膠消費(fei)量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油價格(ge)的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲(zhang),同時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產技術方(fang)面取(qu)得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產技術在2005年前被幾家(jia)跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目前我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球(qiu)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)(de)價格(ge)從2011年起開(kai)始(shi)(shi)低于(yu)石(shi)油基合成(cheng)橡膠,僅(jin)約為(wei)大(da)宗(zong)石(shi)油基橡膠的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合成(cheng)橡膠,并(bing)開(kai)始(shi)(shi)大(da)規模替(ti)代石(shi)油基合成(cheng)橡膠。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費(fei)。