
硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)和氧原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通常連有兩個(ge)有機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈節組(zu)成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)能(neng)良好(hao),一般(ban)在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可長(chang)期(qi)工(gong)作,稍(shao)高(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受數(shu)周或更長(chang)時間仍有彈性(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)(zai)合(he)成聚合(he)物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)、不會導致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫用領域(yu)應(ying)用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類的方法(fa)很多,通常(chang)按(an)固化
前的形態(tai)分為固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)溫度分為室(shi)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)單體的不同(tong),可(ke)分為甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能和(he)用(yong)途的不同(tong)又可(ke)分為通(tong)用(yong)型、超耐低溫型、超耐高(gao)溫型、高(gao)強力(li)型、耐油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高比表面積(ji)的(de)(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功(gong),使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階段,奠(dian)定了現代硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅烷(wan)合(he)(he)成(cheng)開始(shi)生產(chan)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有(you)美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和(he)(he)中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian)(nian),多家(jia)研(yan)究(jiu)所和(he)(he)企業(ye)陸續開發出各種硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入相應的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各種(zhong)有機過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化的目(mu)的是(shi)進行高分子(zi)鏈的交聯反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化的目(mu)的是(shi)進行補充(chong)交聯、驅(qu)除硫(liu)(liu)化劑分解產物(wu)和其他揮發(fa)性化合物(wu)以(yi)穩定硫(liu)(liu)化膠(jiao)的各項性能。常(chang)用的設備有開放(fang)式煉膠(jiao)機、捏(nie)合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)(yi)半(ban),但(dan)在200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅橡(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一(yi)(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對航空、宇航工業的(de)(de)意(yi)義重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅橡(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩定,在不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)膠(jiao)差(cha),但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通用橡(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)。普(pu)通硅橡(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)透(tou)(tou)過性(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)對空氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅橡(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血(xue)作用,對肌體(ti)組織的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別適合作為醫(yi)用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別(bie)達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)新研究,增加(jia)有(you)機硅(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大(da)(da)幅度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需(xu)求的(de)(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現(xian)自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品牌(pai)擴大(da)(da)在(zai)政府采(cai)(cai)購(gou)的(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前國(guo)(guo)內政府采(cai)(cai)購(gou)以合資(zi)品牌(pai)產品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保(bao)障。促進自主(zhu)(zhu)品牌(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有(you)力保(bao)障。預測(ce)未(wei)來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大幅上漲,同(tong)時我(wo)國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術方面(mian)取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術在2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷,但(dan)目前我(wo)國已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)第1大國,這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起(qi)開始低于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大宗(zong)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大規模替代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)時將帶(dai)動(dong)硅(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)烷(wan)偶(ou)聯劑和硅(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。