
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)(lian)由(you)硅(gui)(gui)和氧原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常(chang)連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含(han)甲(jia)基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能,三(san)氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)(ru)則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能良好,一般在-55℃下仍(reng)能工(gong)作。引(yin)入(ru)(ru)(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能也(ye)很突(tu)出(chu),在180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)作,稍(shao)高(gao)于200℃也(ye)能承受數周(zhou)或更(geng)長(chang)時間仍(reng)有彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過率在合成(cheng)聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因此在醫用領域應用廣(guang)泛(fan)。
主要品種
硅橡(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的(de)(de)(de)方法很多(duo),通常按固化前的(de)(de)(de)形態分(fen)(fen)為固體硅橡(xiang)膠(jiao)和液(ye)體硅橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫度分(fen)(fen)為室(shi)溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的(de)(de)(de)不(bu)同,可(ke)分(fen)(fen)為甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)(de)(de)不(bu)同又可(ke)分(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)低(di)溫型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是由(you)美國以(yi)三氯化(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)劑合成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠產品問(wen)世(shi)。1948年(nian)(nian),采用高比表面積(ji)的(de)(de)氣(qi)相(xiang)法(fa)白炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠研(yan)制成(cheng)(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性(xing)能躍升到(dao)實用階段,奠(dian)定(ding)了現(xian)代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠生產技術(shu)的(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國家有美國。俄羅斯、德(de)國、日本、韓國和(he)中國等。中國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工(gong)業(ye)化(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究(jiu)所和(he)企業(ye)陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠生產能力為(wei)135千噸,其(qi)中高溫膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)變(bian)成彈性體的(de)(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化成型(xing)的(de)(de)(de)。它主要(yao)以(yi)高分子量(liang)的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)(ru)補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化成彈性體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十(shi)倍。有時為了降(jiang)低成本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性能(neng)及(ji)賦(fu)予硫(liu)(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能(neng),也加(jia)入(ru)(ru)相應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化劑(ji)是各(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化物或加(jia)成反(fan)應(ying)催化劑(ji)。
加工成(cheng)型(xing)方法如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)(jin)行高分(fen)子鏈的(de)交聯(lian)反應(ying);二次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)(jin)行補充交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)分(fen)解產物和其他揮(hui)發性(xing)化(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設(she)備(bei)有(you)開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真(zhen)空(kong)密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠顯(xian)著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠或某些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)(ming)顯(xian)變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達(da)-100℃,表(biao)明(ming)(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這(zhe)對(dui)(dui)(dui)航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)(dui)(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)(deng)十分穩定,在(zai)(zai)不加(jia)(jia)任何添(tian)加(jia)(jia)劑的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)(xia),就具(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠具(ju)有優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠差(cha),但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。(6)耐油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠具(ju)有中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠對(dui)(dui)(dui)空(kong)氣、氮、氧、二氧化碳等(deng)(deng)氣體的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠無毒,無味,無嗅,與人體組織(zhi)不粘(zhan)連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)(dui)(dui)肌(ji)體組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究(jiu),增加(jia)有(you)機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度提高汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因此(ci),汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)提高都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政機關(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌擴大(da)在(zai)政府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)內政府采購以(yi)合資品牌產(chan)品為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)局(ju)面提供了保(bao)障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供有(you)力(li)保(bao)障(zhang)。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均20%增長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價格的(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵(jian)原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產(chan)(chan)技術方(fang)面(mian)取得(de)突(tu)破(po),有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產(chan)(chan)技術在2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已發展成為(wei)(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這2個方(fang)面(mian)原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開(kai)始低(di)于石(shi)油(you)(you)(you)基合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價的(de)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規(gui)模替代石(shi)油(you)(you)(you)基合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)市場空間,同(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)消費。