
硅橡膠是指主鏈由硅和(he)氧(yang)(yang)原子交替構成(cheng)(cheng),硅原子上通(tong)常連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)團(tuan)的橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的硅氧(yang)(yang)鏈節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的引入可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)的引入則可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能良好(hao)(hao),一(yi)般在(zai)-55℃下仍能工作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能承受(shou)數(shu)周或更長(chang)時(shi)(shi)間(jian)仍有彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)(shi)可(ke)耐300℃以上的高(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao)(hao),氧(yang)(yang)氣透過(guo)率在(zai)合(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)物(wu)中是較高(gao)的。此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不(bu)會(hui)導致(zhi)凝血的突出特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分類的方法很(hen)多(duo),通(tong)常按(an)固化前(qian)的形(xing)態分為固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫化溫(wen)度分為室(shi)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)(ti)的不(bu)同,可(ke)(ke)分為甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能和用(yong)途的不(bu)同又可(ke)(ke)分為通(tong)用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比(bi)表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到(dao)實用階段,奠定了(le)現(xian)代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技(ji)術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)(yan)究始于1957年(nian)(nian),多家(jia)研(yan)(yan)究所和(he)企業陸續(xu)開發出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力(li)為(wei)135千噸(dun)(dun),其(qi)中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要(yao)以(yi)高(gao)分子量(liang)的(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生膠,混入(ru)補(bu)強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅(gui)橡膠的(de)補(bu)強主要(yao)是(shi)各種(zhong)(zhong)類型的(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)強度增加(jia)數十倍。有(you)時為(wei)了(le)降(jiang)低成(cheng)本(ben)或(huo)(huo)改善膠料性能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)膠各種(zhong)(zhong)特(te)殊的(de)性能,也加(jia)入(ru)相(xiang)應(ying)的(de)各種(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各種(zhong)(zhong)有(you)機過氧化(hua)(hua)物或(huo)(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)目的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交聯反(fan)應(ying);二次硫化(hua)的(de)目的(de)是進行補充交聯、驅(qu)除硫化(hua)劑(ji)分(fen)解(jie)產物(wu)和(he)其他(ta)揮(hui)發性化(hua)合物(wu)以穩定硫化(hua)膠的(de)各(ge)項性能(neng)。常用的(de)設(she)備有開放(fang)式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無明(ming)顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配方(fang)可達(da)-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭(chou)氧及紫(zi)外(wai)線等(deng)(deng)十分穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加任何(he)添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下,就具有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)體透(tou)(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室(shi)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(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)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組(zu)織不(bu)粘連,具有(you)抗(kang)凝血作用,對(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別適(shi)合作為(wei)醫(yi)用材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)車(che)工業(ye)(ye)協會統計(ji),2012年,汽(qi)車(che)產銷分(fen)別達(da)到1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同比(bi)分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)工業(ye)(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)用量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研(yan)(yan)天下的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)研(yan)(yan)究(jiu),增加有(you)(you)機硅材料在(zai)汽(qi)車(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)(de)用量(liang)(liang),可以大(da)幅度提高汽(qi)車(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)產量(liang)(liang)和單車(che)用量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)(de)(de)提高都將推(tui)動(dong)汽(qi)車(che)工業(ye)(ye)對硅橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)(guo)(guo)家(jia)鼓勵(li)自主品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)零(ling)部件(jian)實現自主化,《2012年度黨(dang)政機關公務用車(che)選用車(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)(wei)自主品(pin)(pin)牌擴大(da)在(zai)政府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變(bian)目(mu)前國(guo)(guo)(guo)內政府(fu)采(cai)購以合資品(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)(de)(de)局面提供了保(bao)障。促進自主品(pin)(pin)牌發展,國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)車(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)應用提供有(you)(you)力保(bao)障。預測未來3年,我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)行(xing)業(ye)(ye)將以年均(jun)20%增長。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)(shi)油價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)時我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產技術(shu)方(fang)面取得(de)突破,有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產技術(shu)在2005年前(qian)(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目(mu)前(qian)(qian)我國(guo)已發展成為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)單體第1大(da)國(guo),這2個方(fang)面原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從(cong)2011年起開始低于石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動(dong)硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑(ji)和(he)硅(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)產品的(de)(de)(de)消費。