
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交(jiao)替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三(san)氟丙(bing)基(ji)(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入則可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下(xia)可長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承(cheng)受數周或更(geng)長(chang)時(shi)間仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過率在(zai)合成聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很(hen)多,通常(chang)按固(gu)化
前的(de)形態分(fen)為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化溫度分(fen)為室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所(suo)用單體的(de)不同(tong),可分(fen)為甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能(neng)和用途的(de)不同(tong)又可分(fen)為通用型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強(qiang)力(li)型、耐油(you)型、醫用型等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美國以三氯化鐵為催化劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采用高比表面積的(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國家有美國。俄羅斯、德國、日本(ben)、韓國和(he)(he)中國等。中國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化研究始于1957年,多(duo)家研究所和(he)(he)企業陸(lu)續開發出各(ge)種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為135千(qian)噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)是經(jing)過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高(gao)分子量(liang)的(de)(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是各(ge)(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)增加(jia)數(shu)十倍。有時(shi)為(wei)了降(jiang)低成(cheng)本或(huo)改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)入相(xiang)應的(de)(de)各(ge)(ge)種添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是各(ge)(ge)種有機過(guo)(guo)氧化(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交聯反(fan)應;二次硫(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充交聯、驅除硫(liu)(liu)化劑分解產物(wu)和(he)其他揮發性化合(he)物(wu)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(shi)煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫度一般(ban)為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外(wai)線等(deng)十分(fen)穩(wen)定,在(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫下(xia),其物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適合(he)作(zuo)為(wei)醫用(yong)(yong)材料(liao)。
硅橡(xiang)膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會(hui)統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別達(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有(you)(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的安(an)全性能(neng),因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水平的提(ti)(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對(dui)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠需求的增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年度(du)黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴(kuo)大(da)在(zai)政(zheng)府采(cai)購(gou)的市場份額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為主(zhu)(zhu)的局面(mian)提(ti)(ti)供(gong)了保障。促(cu)進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的應用(yong)(yong)(yong)提(ti)(ti)供(gong)有(you)(you)力保障。預(yu)測未來3年,我國(guo)(guo)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將以(yi)年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)大幅上(shang)漲(zhang),同(tong)時我(wo)國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)生產(chan)技術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)生產(chan)技術在(zai)2005年(nian)(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟(long)斷,但(dan)目前我(wo)國(guo)(guo)已發展成(cheng)為全球有(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體第1大國(guo)(guo),這2個方(fang)面(mian)原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)(nian)起(qi)開(kai)始低于(yu)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大規模(mo)替代石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大拓展有(you)機硅(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。