
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧原子(zi)(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子(zi)(zi)上通常連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能,三氟丙(bing)基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能良好,一般(ban)在-55℃下仍(reng)能工(gong)作。引入(ru)(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能也很突(tu)出(chu),在180℃下可(ke)(ke)長期工(gong)作,稍(shao)高(gao)(gao)(gao)(gao)于200℃也能承受數周或更長時間仍(reng)有彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧氣透(tou)過率在合成聚合物中是較高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因此(ci)(ci)在醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛(fan)。
主要(yao)品種
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)分類的(de)方法很多(duo),通常(chang)按(an)固化(hua)前(qian)的(de)形態分為(wei)固體硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用單(dan)體的(de)不同,可分為(wei)甲基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和用途的(de)不同又可分為(wei)通用型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)橡膠(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)以三氯化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)橡膠(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年(nian),采用高比(bi)表面積的氣相(xiang)法白(bai)炭(tan)黑補(bu)強(qiang)的硅(gui)橡膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)橡膠(jiao)的性能躍升到實用階(jie)段,奠定了(le)現代(dai)硅(gui)橡膠(jiao)生產(chan)技術的基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開始生產(chan)硅(gui)橡膠(jiao)的國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)的工(gong)業化研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究(jiu)所和企業陸續開發出(chu)各種硅(gui)橡膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)生產(chan)能力為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠是指(zhi)聚硅氧烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性體的過程是經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的。它主要(yao)以(yi)高(gao)分(fen)子量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷(wan)為生膠,混入(ru)補強填料(liao)(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加熱加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅橡(xiang)膠的補強主要(yao)是各(ge)種類型的白炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)膠的強度增(zeng)加數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)本或改(gai)善膠料(liao)(liao)性能及(ji)賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種特殊(shu)的性能,也(ye)加入(ru)相應的各(ge)種添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有(you)機過氧化(hua)(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖(tu)所示。一次(ci)硫化(hua)(hua)的目的是進行(xing)高分子鏈(lian)的交(jiao)聯反(fan)應;二(er)次(ci)硫化(hua)(hua)的目的是進行(xing)補充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)合(he)物以穩(wen)定硫化(hua)(hua)膠(jiao)的各項性(xing)能。常(chang)用(yong)的設(she)備(bei)有開放式(shi)煉膠(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表(biao)面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)能無明(ming)顯變化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方(fang)可達-100℃,表(biao)明(ming)其低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能優(you)(you)異。這對航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫(zi)外線等十分(fen)穩定(ding),在(zai)不(bu)(bu)加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具有(you)優(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能,耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)(chang)好(hao)。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)能。(7)氣體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與(yu)人體(ti)組(zu)織不(bu)(bu)粘(zhan)連,具有(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)(chang)少。特別適合作(zuo)為醫(yi)用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協(xie)會統(tong)計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷(xiao)分別(bie)達(da)到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)實(shi)現自(zi)主化,《2012年度黨(dang)政(zheng)機(ji)關(guan)(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自(zi)主品(pin)牌擴大在(zai)(zai)政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)以(yi)合(he)資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保障。促進(jin)自(zi)主品(pin)牌發展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)供(gong)有力保障。預測未(wei)來(lai)3年,我國(guo)室(shi)溫(wen)硫化硅(gui)橡膠在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年均(jun)20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產技術方面(mian)取(qu)得突破,有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟(long)斷,但(dan)目(mu)前(qian)我國(guo)已發(fa)展成(cheng)為全(quan)球有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第(di)1大(da)國(guo),這(zhe)(zhe)2個方面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)起開(kai)始低(di)于(yu)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)(zhe)將極(ji)大(da)拓展有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。