
硅橡膠是指主鏈(lian)(lian)由硅(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由含(han)甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)(lian)節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引(yin)入可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入則可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下可長(chang)期(qi)工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數(shu)周(zhou)或更長(chang)時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧(yang)(yang)氣透(tou)過(guo)率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠分類的方法(fa)很多,通常按固(gu)化
前的(de)形態分為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)單體的(de)不(bu)同,可分為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能(neng)和用(yong)途的(de)不(bu)同又可分為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)以(yi)三(san)氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)產品問(wen)世。1948年(nian),采用高(gao)比表面(mian)積的(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍升到實用階(jie)段,奠定了(le)現(xian)代硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)生產技(ji)術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)烷合成開始(shi)生產硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)(ye)化(hua)研究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian),多家(jia)研究(jiu)所和企業(ye)(ye)陸續開發出(chu)各種硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)生產能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是指聚(ju)硅氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生膠(jiao),混(hun)入補強(qiang)(qiang)填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)(qiang)主要(yao)是各種類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為了(le)降低成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種特(te)殊的(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)各種添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是各種有機(ji)過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工(gong)成(cheng)型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)(liu)化的目的是進(jin)行高分子鏈的交聯(lian)反應(ying);二次(ci)硫(liu)(liu)(liu)化的目的是進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)(liu)化劑分解產物和其他(ta)揮發性化合(he)物以穩定硫(liu)(liu)(liu)化膠的各項性能。常用(yong)的設備有開(kai)放式煉膠機(ji)(ji)、捏合(he)機(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半(ban),但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面(mian)硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變(bian)化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配方(fang)可達(da)-100℃,表(biao)明(ming)其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)(you)(you)異。這(zhe)對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意(yi)義重(zhong)大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等十分穩定(ding),在(zai)不(bu)加任(ren)何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)(you)(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)(you)(you)異的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)(you)(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織不(bu)粘連,具有抗凝血作(zuo)用,對肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特別適合作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同(tong)比(bi)分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀(guan)研天(tian)下的新(xin)研究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方(fang)面的用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以大幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水平(ping)的提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)需求(qiu)的增(zeng)加。國家鼓(gu)勵自(zi)主品牌(pai)的汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實(shi)現自(zi)主化(hua),《2012年度(du)黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)主品牌(pai)擴大在政府采購(gou)的市場(chang)份額(e),為改變(bian)目前國內政府采購(gou)以合資品牌(pai)產(chan)品為主的局面提供了保障。促進自(zi)主品牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的繁榮(rong)將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的應用(yong)(yong)提供有(you)力(li)保障。預(yu)測未(wei)來3年,我國室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠是(shi)重(zhong)要的(de)(de)非石油基合(he)成(cheng)(cheng)橡膠,約(yue)占非石油基合(he)成(cheng)(cheng)橡膠消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石油價格(ge)的(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)技(ji)術方面(mian)取(qu)得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)技(ji)術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟(long)斷,但目前(qian)我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)(de)價格(ge)從(cong)2011年(nian)起開始低于石油基合(he)成(cheng)(cheng)橡膠,僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)宗(zong)石油基橡膠的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡膠,并開始大(da)規模(mo)替代石油基合(he)成(cheng)(cheng)橡膠。這將(jiang)極(ji)大(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。