
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)(tong)常連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要(yao)由(you)含甲(jia)基(ji)(ji)和少(shao)量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)能良好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能工作。引(yin)(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能也(ye)很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也(ye)能承受(shou)數周或更(geng)長(chang)時間仍(reng)有彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透(tou)過率在(zai)合成聚合物(wu)中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理(li)惰性(xing)、不(bu)會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主要(yao)品種
硅(gui)橡膠(jiao)分(fen)類(lei)的方法很多,通常按固(gu)化
前的(de)形(xing)態分為(wei)固(gu)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠和(he)液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按所用單體(ti)(ti)的(de)不同,可分為(wei)甲(jia)(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲(jia)(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng);按性能和(he)用途的(de)不同又(you)可分為(wei)通用型、超耐(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力型、耐(nai)油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國以(yi)三氯化(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)劑合(he)(he)成的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問(wen)世。1948年(nian)(nian),采用高比表面積的(de)(de)氣(qi)相法白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實(shi)用階段(duan),奠定了現代硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅烷合(he)(he)成開始生產(chan)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國家有美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和(he)(he)中國等。中國硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研究始于1957年(nian)(nian),多家研究所和(he)(he)企業陸續(xu)開發(fa)出各種(zhong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠是指聚硅氧烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型的(de)(de)。它主要以高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷(wan)為(wei)(wei)生(sheng)膠,混入(ru)補強填料、硫(liu)化劑等,在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化成(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅橡(xiang)膠的(de)(de)補強主要是各種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化膠的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)(wei)了降低成(cheng)本或(huo)改善膠料性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化膠各種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入(ru)相應(ying)的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化劑是各種(zhong)有機過(guo)氧化物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催化劑。
加工(gong)成型方法如圖(tu)所(suo)示。一(yi)次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈的(de)交聯反應;二次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)(liu)化劑分解產物和其他揮發性(xing)化合物以穩(wen)定硫(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)各項性(xing)能(neng)。常用(yong)的(de)設備有(you)開放(fang)式煉(lian)(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空密煉(lian)(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達(da)-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外(wai)線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在不(bu)加(jia)任(ren)何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)組織不(bu)粘(zhan)連,具(ju)(ju)有抗凝血作用,對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適合作為醫用材料。
硅橡膠的用量(liang)
據中國汽(qi)(qi)(qi)車工業(ye)(ye)協(xie)會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車工業(ye)(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)(yan)天(tian)下的(de)新研(yan)(yan)究,增(zeng)加(jia)有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車零(ling)部件方面的(de)用(yong)量(liang),可以大幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車產(chan)量(liang)和單車用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車工業(ye)(ye)對硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓勵自(zi)主品牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車零(ling)部件實現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公(gong)務(wu)用(yong)車選(xuan)用(yong)車型目錄(征(zheng)求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)主品牌擴大在政(zheng)府采購的(de)市場(chang)份額,為(wei)改變目前國內政(zheng)府采購以合資品牌產(chan)品為(wei)主的(de)局面提(ti)供了保障(zhang)。促進自(zi)主品牌發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車業(ye)(ye)的(de)繁榮(rong)將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)供有力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國室(shi)溫硫化硅橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車行業(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但因為石油(you)(you)價格(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上(shang)漲(zhang),同時我(wo)國在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術方面取(qu)得突破(po),有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術在(zai)2005年前(qian)(qian)被幾家跨國公司壟斷,但目前(qian)(qian)我(wo)國已發展成(cheng)(cheng)為全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體第(di)1大(da)(da)(da)國,這2個(ge)方面原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起(qi)開始(shi)(shi)低于(yu)石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)(da)(da)宗(zong)石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)(shi)大(da)(da)(da)規模替代石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)消費。