
硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和氧(yang)原(yuan)(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)可提高硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)則可提高硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)良(liang)好(hao),一般在-55℃下仍能(neng)工(gong)作。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也很突(tu)出,在180℃下可長期工(gong)作,稍高于200℃也能(neng)承受(shou)數周或(huo)更長時(shi)(shi)間仍有(you)彈性(xing),瞬時(shi)(shi)可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在合成聚合物中是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此在醫用(yong)(yong)領域應用(yong)(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠分(fen)(fen)(fen)類的(de)方法很多,通(tong)常按固(gu)化前的(de)形(xing)態分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)固(gu)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和(he)液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按硫化溫(wen)度(du)分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)室(shi)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按所用(yong)單體(ti)(ti)的(de)不同(tong),可(ke)分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)甲基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基苯(ben)基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng);按性能和(he)用(yong)途的(de)不同(tong)又(you)可(ke)分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)通(tong)用(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油(you)型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是(shi)由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合(he)成的(de)(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表(biao)面(mian)積的(de)(de)氣相(xiang)法(fa)白(bai)炭黑補強的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到實(shi)用階段(duan),奠定(ding)了(le)現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基(ji)(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)(ji)二氯(lv)硅烷合(he)成開始生產(chan)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所(suo)和(he)企(qi)業陸續開發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為135千噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)(gui)氧烷變(bian)成彈(dan)性體(ti)的(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成型的(de)。它(ta)主要以高分子量的(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)氧烷為生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)性體(ti)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)補強主要是各種(zhong)類型的(de)白炭(tan)黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度(du)增加(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降低成本或改善膠(jiao)料性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性能,也加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各種(zhong)有(you)機過氧化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法(fa)如(ru)圖所示。一次硫(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)(jin)行高(gao)分(fen)子鏈的(de)(de)交(jiao)(jiao)聯反應;二次硫(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)(jin)行補充交(jiao)(jiao)聯、驅除(chu)硫(liu)(liu)化劑(ji)分(fen)解產物和其(qi)他揮(hui)發(fa)性化合物以穩定硫(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性,雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban),但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性、回彈(dan)性和表面硬度(du),且(qie)力學(xue)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)(hou)性硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十(shi)分穩定,在(zai)不(bu)加(jia)(jia)任(ren)何添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)(hou)性。(4)電(dian)氣(qi)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性和耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)械性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)械性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)械性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學(xue)試劑(ji)性。普(pu)通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體組(zu)織(zhi)(zhi)不(bu)粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝(ning)血作用,對(dui)肌體組(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)反應性非常(chang)少。特(te)別適合作為醫用材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的用量(liang)
據(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比(bi)分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)(yan)究,增加有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方(fang)面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠需求(qiu)的(de)(de)(de)增加。國家鼓(gu)勵(li)自主(zhu)品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現自主(zhu)化,《2012年度黨(dang)政(zheng)機關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求(qiu)意見稿(gao))》為(wei)自主(zhu)品牌擴大在政(zheng)府(fu)采購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)改變(bian)目(mu)前國內政(zheng)府(fu)采購以(yi)合資品牌產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保障。促進自主(zhu)品牌發展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保障。預測未來3年,我國室溫硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)年均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)大幅上漲,同時我(wo)(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生產技術方(fang)面取得突(tu)破,有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生產技術在(zai)2005年前被幾家跨國公司壟斷,但目前我(wo)(wo)國已發展成(cheng)為全球有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)第(di)1大國,這2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開(kai)始(shi)低于石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為大宗石(shi)油(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始(shi)大規模(mo)替代石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大拓展有(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑(ji)和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)消費(fei)。