
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主要由含(han)甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入可(ke)提(ti)(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入則可(ke)提(ti)(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一(yi)般(ban)在-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)能(neng)也很(hen)突(tu)出,在180℃下可(ke)長期工作,稍高于200℃也能(neng)承受數(shu)周或(huo)更(geng)長時間(jian)仍(reng)有(you)(you)彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧氣透(tou)過率(lv)在合(he)(he)成聚(ju)合(he)(he)物中(zhong)是較(jiao)高的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還具有(you)(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此在醫(yi)用領域(yu)應用廣泛(fan)。
主(zhu)要品種
硅橡膠分類的方法很(hen)多,通常按固化
前的(de)形態分(fen)(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室(shi)溫(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體的(de)不(bu)同,可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能(neng)和用(yong)途的(de)不(bu)同又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)通(tong)用(yong)型(xing)(xing)、超耐低(di)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高(gao)比表面積(ji)的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍(yue)升到(dao)實用(yong)階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術(shu)的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所(suo)和企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫化(hua)硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是指聚硅氧(yang)烷(wan)變(bian)成(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要以(yi)高分子(zi)量的(de)(de)聚甲基乙烯(xi)基硅氧(yang)烷(wan)為生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化劑(ji)等,在加熱(re)加壓下硫(liu)(liu)化成(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補(bu)強(qiang)主要是各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加數(shu)十倍。有(you)(you)時為了(le)降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)(liu)化膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也加入(ru)相(xiang)應的(de)(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加劑(ji)。硫(liu)(liu)化劑(ji)是各(ge)種(zhong)有(you)(you)機過氧(yang)化物或(huo)加成(cheng)(cheng)反(fan)應催化劑(ji)。
加工成(cheng)型方(fang)法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)(de)交聯反(fan)應;二次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行補充交聯、驅除硫化(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發性化(hua)合(he)物(wu)以穩(wen)定硫化(hua)膠的(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)設備(bei)有開(kai)放(fang)式煉(lian)(lian)膠機、捏合(he)機及真空密煉(lian)(lian)機。
主要(yao)性能(neng)
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征(zheng)是高(gao)溫穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)溫度一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩定(ding),在不加(jia)任何(he)添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等氣體的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體組織不粘連,具有(you)(you)抗(kang)凝血作(zuo)用,對肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合(he)作(zuo)為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分(fen)別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)用量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀(guan)研天(tian)下的(de)(de)新研究,增加(jia)有(you)機(ji)硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)用量(liang)(liang),可(ke)以大(da)幅(fu)度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)(liang)水平的(de)(de)提高都將(jiang)(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡(xiang)膠需求的(de)(de)增加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自主品(pin)牌(pai)(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實(shi)現自主化,《2012年(nian)度黨政機(ji)關公務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自主品(pin)牌(pai)(pai)(pai)擴(kuo)大(da)在(zai)政府(fu)采購的(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)改變(bian)目(mu)前國(guo)內政府(fu)采購以合(he)資品(pin)牌(pai)(pai)(pai)產品(pin)為(wei)主的(de)(de)局(ju)面(mian)提供了保(bao)障。促(cu)進(jin)自主品(pin)牌(pai)(pai)(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用提供有(you)力保(bao)障。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)非石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)(wei)石(shi)(shi)油價(jia)格的(de)大(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我(wo)國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)生產(chan)技術(shu)方面(mian)取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)生產(chan)技術(shu)在2005年(nian)(nian)前(qian)被幾(ji)家(jia)跨(kua)國(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)單體第(di)1大(da)國(guo),這2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價(jia)格從2011年(nian)(nian)起開始(shi)低于石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)宗(zong)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂(zhi)等其他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)消費(fei)。