
硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)原子交替構成,硅(gui)原子上(shang)(shang)通(tong)(tong)常連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)(tong)的(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節(jie)組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)作。引(yin)入苯(ben)基(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受數周或更長時間仍(reng)有彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過率在合(he)成聚合(he)物(wu)中是較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在醫用領域應用廣泛(fan)。
主(zhu)要品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的方(fang)法(fa)很多,通(tong)(tong)常(chang)按固化前的形態分(fen)(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用單(dan)體的不同,可分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用途的不同又(you)可分(fen)(fen)為(wei)(wei)通(tong)(tong)用型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高(gao)(gao)溫型(xing)、高(gao)(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用型(xing)等等。
發展(zhan)史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期(qi)是由美(mei)國(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世(shi)。1948年,采(cai)用高比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升(sheng)到實用階段,奠(dian)定了現(xian)代(dai)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅烷合成(cheng)開(kai)始生(sheng)產(chan)(chan)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯(si)、德(de)國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化(hua)(hua)研(yan)(yan)究始于(yu)1957年,多家研(yan)(yan)究所和企業陸續(xu)開(kai)發出(chu)各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成彈性體的(de)(de)過(guo)(guo)程是(shi)經(jing)過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)以高(gao)分子量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成彈性體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)是(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加數(shu)十倍(bei)。有時為了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)性能,也(ye)加入相應的(de)(de)各(ge)種添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種有機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或加成反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法(fa)如圖所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是進(jin)行高分子鏈的交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是進(jin)行補充交(jiao)聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化(hua)劑分解產(chan)物(wu)和其(qi)他(ta)揮發性化(hua)合物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)膠的各(ge)項性能。常用的設備有開放(fang)式煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及(ji)真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境下,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬(ying)度(du)(du)(du),且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)(du)一(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特殊(shu)配方可達(da)-100℃,表(biao)明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫(zi)外線等十(shi)分穩定(ding),在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,就具(ju)有優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下,其物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮(dan)、氧、二氧化(hua)(hua)碳(tan)等氣體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體組(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)有抗凝血作用(yong)(yong),對肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為(wei)(wei)醫(yi)用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同比分別增長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)新研究,增加(jia)有(you)機(ji)硅材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和(he)(he)單車(che)(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自主品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件實現(xian)自主化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機(ji)關公(gong)務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(lu)(征求意見(jian)稿)》為(wei)自主品(pin)牌擴(kuo)大在(zai)(zai)政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合資品(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進(jin)自主品(pin)牌發展(zhan),國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有(you)力保障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行(xing)業將以(yi)年(nian)(nian)均20%增長。
此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石油(you)價格的(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)時我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)(shu)方面(mian)取得突破(po),有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾家跨(kua)國(guo)(guo)公司(si)壟斷(duan),但(dan)目前我國(guo)(guo)已發(fa)展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全(quan)球有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年(nian)起開始(shi)低于(yu)石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動(dong)硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。