
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅和氧原子(zi)交替構成,硅原子(zi)上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)(wen)(wen)性能,三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)(wen)(wen)及(ji)耐油性能。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低溫(wen)(wen)(wen)性能良(liang)好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能工(gong)作。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性能也很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長期(qi)工(gong)作,稍高(gao)于(yu)200℃也能承受(shou)數周(zhou)或(huo)更長時間仍(reng)有(you)(you)彈性,瞬時可(ke)(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性好,氧氣(qi)透(tou)過(guo)率在(zai)(zai)合(he)成聚合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)(you)生理(li)惰(duo)性、不會導致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)(de)突(tu)出特性,因此(ci)在(zai)(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分類(lei)的方(fang)法很多,通(tong)常按(an)固化前的形態分為固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化溫度分為室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)(yong)(yong)單體的不(bu)同,可(ke)分為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性(xing)能和用(yong)(yong)(yong)途的不(bu)同又(you)可(ke)分為通(tong)用(yong)(yong)(yong)型、超(chao)耐低溫型、超(chao)耐高溫型、高強力型、耐油型、醫(yi)用(yong)(yong)(yong)型等等。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)(hua)劑合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采用(yong)高比(bi)表面積的(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)實用(yong)階(jie)段(duan),奠定了(le)現代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成開始生產硅(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、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和(he)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(gong)業化(hua)(hua)(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多(duo)家研(yan)究所(suo)和(he)企業陸續(xu)開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性體的(de)(de)(de)過程(cheng)是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量(liang)的(de)(de)(de)聚甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補(bu)(bu)強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱(re)加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)(bu)強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)白(bai)炭黑(hei),可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增(zeng)加數十倍(bei)。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)性能(neng),也加入相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有機過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物或加成(cheng)反(fan)應(ying)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)化的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)是進(jin)行高分(fen)(fen)子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)是進(jin)行補(bu)充交聯(lian)、驅除硫(liu)化劑分(fen)(fen)解產物和其(qi)他(ta)揮發性化合物以穩定硫(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(ji)真空密煉機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配方(fang)可(ke)達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優異(yi)。這對航(hang)(hang)空、宇航(hang)(hang)工業(ye)的(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外(wai)線等十分穩定,在(zai)(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有(you)優良(liang)的(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等的(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等氣(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連,具(ju)有(you)抗凝(ning)血作用,對肌體(ti)組織的(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作為醫用材料(liao)。
硅橡膠的用(yong)量
據中(zhong)國(guo)汽車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年,汽車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)新(xin)研究,增加有機(ji)硅(gui)(gui)材料在汽車(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可(ke)以大(da)幅度(du)提(ti)高汽車(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此(ci),汽車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動(dong)汽車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)品牌的(de)(de)汽車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽車(che)(che)(che)零(ling)部件實現(xian)自主(zhu)化,《2012年度(du)黨政機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)品牌擴大(da)在政府采(cai)購(gou)的(de)(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內(nei)政府采(cai)購(gou)以合資品牌產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)障(zhang)(zhang)。促進自主(zhu)品牌發(fa)展,國(guo)產(chan)汽車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力(li)保(bao)障(zhang)(zhang)。預(yu)測未來3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以年均20%增長。
此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)膠是重要(yao)的(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠,約占(zhan)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)大幅(fu)上(shang)漲,同時我(wo)國(guo)在硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技術(shu)(shu)方面取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技術(shu)(shu)在2005年前被幾家(jia)跨國(guo)公司壟斷,但目前我(wo)國(guo)已發展成為(wei)全球有(you)機(ji)硅單(dan)體第1大國(guo),這2個(ge)方面原因使硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)價格從(cong)2011年起開(kai)(kai)始(shi)低(di)于石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠,僅(jin)約為(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠,并(bing)開(kai)(kai)始(shi)大規(gui)模替代石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠。這將(jiang)極(ji)大拓(tuo)展有(you)機(ji)硅產(chan)(chan)業的(de)(de)市場(chang)空間,同時將(jiang)帶動硅油(you)、硅烷(wan)偶聯劑和硅樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)硅產(chan)(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。