
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通(tong)常連有兩個有機(ji)基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含(han)甲(jia)基(ji)和(he)少(shao)量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下可長期工(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數(shu)周(zhou)或更長時間仍(reng)有彈性(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有生(sheng)理惰(duo)性(xing)、不(bu)會導(dao)致(zhi)凝(ning)血(xue)的(de)(de)突(tu)出(chu)特(te)性(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛(fan)。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的方法很多,通(tong)常按固(gu)化
前的(de)(de)形態(tai)分為固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)(an)硫化溫(wen)度(du)分為室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)(an)所用(yong)單體(ti)(ti)的(de)(de)不同,可(ke)(ke)分為甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)(an)(an)性能和用(yong)途的(de)(de)不同又可(ke)(ke)分為通用(yong)型、超(chao)(chao)耐(nai)低溫(wen)型、超(chao)(chao)耐(nai)高溫(wen)型、高強力型、耐(nai)油型、醫(yi)用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以(yi)三氯(lv)化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年,采用高(gao)比表(biao)面積的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性(xing)能躍升到實用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技(ji)術的(de)(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業化研(yan)究(jiu)始于(yu)1957年,多家(jia)研(yan)究(jiu)所和(he)企業陸續(xu)開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力(li)為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化(hua)硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)指聚硅氧烷變(bian)成彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的過程是(shi)經(jing)過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的。它主要以高分子量的聚甲基乙烯基硅氧烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑等,在加熱(re)加壓(ya)下硫(liu)化(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)的補強(qiang)主要是(shi)各(ge)種類(lei)型的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的強(qiang)度增加數十(shi)倍。有時(shi)為了降低成本或(huo)改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的性(xing)(xing)能,也加入相(xiang)應(ying)(ying)的各(ge)種添加劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)種有機過氧化(hua)物或(huo)加成反(fan)應(ying)(ying)催化(hua)劑。
加工(gong)成型方法如(ru)圖所示。一次硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進行高(gao)分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯(lian)(lian)反應;二次硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充交(jiao)聯(lian)(lian)、驅(qu)除硫化劑分解產物和其他揮(hui)發性(xing)化合(he)物以穩定硫化膠的(de)(de)各項性(xing)能。常(chang)用的(de)(de)設備有開放式煉膠機、捏合(he)機及(ji)真空密煉機。
主要性能(neng)
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的特征(zheng)是(shi)高溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的強(qiang)度(du)(du)僅是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的一(yi)半,但在200℃以上的高溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du)(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的玻璃(li)化(hua)溫(wen)度(du)(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航空(kong)、宇航工業的意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫(zi)外線等十分穩定,在不加任(ren)何(he)添加劑(ji)的情況下(xia),就(jiu)具有(you)(you)優(you)良的耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異的絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的高溫(wen)和-50℃的低(di)溫(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)學(xue)試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等的耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)的透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)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)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具有(you)(you)抗(kang)凝血作用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)織(zhi)的反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特別適(shi)合(he)作為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分(fen)別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)膠的(de)用(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究(jiu),增加(jia)有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)用(yong)量,可(ke)以(yi)大(da)幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安(an)全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)提高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠需求的(de)增加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實(shi)現自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大(da)在政府(fu)采購的(de)市場(chang)份額,為(wei)改(gai)變目前國(guo)內政府(fu)采購以(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局面提供了保障(zhang)(zhang)。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)提供有力保障(zhang)(zhang)。預測未來3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)(shi)(shi)油價格的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)在(zai)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機硅單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產技(ji)術方面(mian)取得突(tu)破,有機硅單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產技(ji)術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但目前我國(guo)已(yi)發展(zhan)成(cheng)為(wei)(wei)全球(qiu)有機硅單體(ti)(ti)第1大(da)國(guo),這(zhe)2個(ge)方面(mian)原因使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價格從(cong)2011年(nian)起開始低(di)于石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極(ji)大(da)拓展(zhan)有機硅產業的(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時將(jiang)帶(dai)動硅油、硅烷偶聯劑和硅樹脂等(deng)其他有機硅產品的(de)(de)(de)(de)(de)消費。