
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)和氧原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)和少(shao)量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也很(hen)突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數(shu)周或更長時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)好(hao),氧氣(qi)透過(guo)率在(zai)合成聚合物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing),因(yin)此在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品(pin)種
硅(gui)橡(xiang)膠分類的方(fang)法很多,通常按(an)固化(hua)
前的(de)形(xing)態分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)分為室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用單體(ti)的(de)不(bu)同(tong),可分為甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和用途的(de)不(bu)同(tong)又可分為通用型、超耐低溫(wen)(wen)型、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型、高(gao)強力型、耐油(you)型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采(cai)用高比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能(neng)躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)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)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業(ye)化(hua)(hua)研(yan)究始(shi)于(yu)1957年,多家(jia)研(yan)究所和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變(bian)成(cheng)彈(dan)性體的(de)(de)(de)過程(cheng)是(shi)(shi)(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高(gao)分(fen)子量的(de)(de)(de)聚甲(jia)基乙(yi)烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)(shi)各(ge)種類(lei)型的(de)(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)(jia)數十(shi)倍。有時(shi)為(wei)了降低(di)成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料性能及賦(fu)予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)(de)性能,也加(jia)(jia)(jia)入(ru)相(xiang)應的(de)(de)(de)各(ge)種添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)(shi)(shi)各(ge)種有機(ji)過氧(yang)化(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反應催(cui)化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型(xing)方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)反(fan)應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)(de)是進行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)各項性能。常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)設備有開放式煉膠機、捏(nie)合(he)機及真空密煉機。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭(chou)氧及紫外線等十(shi)分穩(wen)定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)(xia),就具有優(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(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(chang)好(hao)。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)(ti)(ti)透(tou)(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二氧化碳等氣體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)不粘連,具有抗凝血(xue)作用,對(dui)肌體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合(he)作為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車產銷(xiao)分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別(bie)增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用量約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有(you)機(ji)硅材(cai)料在汽(qi)(qi)車零部件方(fang)面的(de)(de)(de)用量,可以大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車的(de)(de)(de)安(an)全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)車產量和單車用量水平的(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車工(gong)業對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵(li)自(zi)(zi)主品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車零部件實(shi)現自(zi)(zi)主化(hua),《2012年(nian)度黨(dang)政(zheng)機(ji)關公務(wu)用車選用車型目錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主品牌(pai)(pai)擴大(da)在政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為(wei)改變目前國(guo)(guo)內(nei)政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)以合(he)資品牌(pai)(pai)產品為(wei)主的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自(zi)(zi)主品牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車業的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用提(ti)供有(you)力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車行(xing)業將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同時(shi)我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)術方面取得突(tu)破(po),有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)術在2005年(nian)(nian)前(qian)被幾家跨(kua)國公司壟斷,但目(mu)前(qian)我國已發(fa)展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第(di)1大(da)(da)(da)國,這(zhe)2個(ge)方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)(nian)起開(kai)始(shi)低于石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)(da)(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)(da)(da)規模替(ti)代石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他(ta)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。