
硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上通常(chang)連有兩(liang)個有機(ji)基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含(han)甲(jia)基和少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯基的(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫性能(neng)(neng),三氟丙基及(ji)氰基的(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油(you)性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫性能(neng)(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入(ru)苯基后,可(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性能(neng)(neng)也很(hen)突出(chu),在(zai)(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍高于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時(shi)間仍有彈性,瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性好,氧(yang)氣透過率(lv)在(zai)(zai)合成聚(ju)合物(wu)中是較高的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰(duo)性、不會(hui)導致凝血的(de)(de)突出(chu)特性,因此(ci)在(zai)(zai)醫用(yong)(yong)領(ling)域(yu)應用(yong)(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分類的(de)方法很多,通常按固化
前的形態分(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化溫度分(fen)為(wei)室(shi)溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)單體的不同(tong),可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)途的不同(tong)又可分(fen)為(wei)通用(yong)型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油型、醫用(yong)型等等。
發展(zhan)史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合成的(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比表面積的(de)氣相法白炭(tan)黑(hei)補強(qiang)的(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成功(gong),使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升(sheng)到實(shi)用(yong)階段,奠定了現代硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技術的(de)基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)硅烷合成開始生(sheng)(sheng)產(chan)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)(hua)研究始于1957年,多家研究所和(he)企業陸續開發出各種硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能(neng)力為135千(qian)(qian)噸,其(qi)中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是指(zhi)聚(ju)硅氧(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)過程(cheng)是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)的(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)要是各(ge)(ge)種類(lei)型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十倍(bei)。有時為了降低成(cheng)(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)能及賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)入相應的(de)各(ge)(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)(ge)種有機(ji)過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方(fang)法如圖所示。一(yi)次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行高(gao)分子(zi)鏈(lian)的(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解產物(wu)(wu)和其他揮發性化(hua)合物(wu)(wu)以(yi)穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空(kong)密煉(lian)機。
主要(yao)性能(neng)
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表(biao)面(mian)硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等十分(fen)穩(wen)定,在不加任(ren)何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)耐候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)(zhong)等的(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)(qi)、氮(dan)、氧、二氧化碳等氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)抗(kang)凝血作用,對(dui)(dui)肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作為(wei)醫用材料。
硅(gui)橡(xiang)膠的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷(xiao)分別達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同(tong)比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)(you)機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業對硅橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年度黨(dang)政機(ji)關公務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿(gao))》為自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品牌擴(kuo)大(da)在政府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額(e),為改變目(mu)前國(guo)(guo)內政府(fu)采(cai)購以(yi)合資品牌產(chan)品為主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面提(ti)供了保障。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品牌發(fa)展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)供有(you)(you)力保障。預測未來3年,我國(guo)(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)行業將以(yi)年均(jun)20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油價(jia)格(ge)的(de)(de)大幅上(shang)漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被(bei)幾家跨(kua)國(guo)公司壟(long)斷,但目(mu)前我國(guo)已發展成(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大國(guo),這2個(ge)方面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開(kai)(kai)始(shi)低于石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)(yue)為大宗石(shi)(shi)(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)(kai)始(shi)大規模替代石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極(ji)大拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。