
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上通常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能良好(hao),一般在-55℃下仍能工作。引入苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能也(ye)很突出,在180℃下可(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能承受數(shu)周(zhou)或更(geng)長(chang)時間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率在合成聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因(yin)此(ci)在醫用領域應用廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分類(lei)的(de)方法很多,通常按(an)固化
前的(de)形(xing)態分為固體(ti)硅橡(xiang)膠和液體(ti)硅橡(xiang)膠;按硫化(hua)溫度分為室(shi)溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠,高(gao)溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠;按所用(yong)單(dan)體(ti)的(de)不(bu)同(tong),可分為甲基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)膠、氟硅,腈(jing)硅橡(xiang)膠等;按性(xing)能和用(yong)途的(de)不(bu)同(tong)又可分為通用(yong)型、超耐(nai)低溫型、超耐(nai)高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐(nai)油型、醫用(yong)型等等。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以(yi)三(san)氯化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高比(bi)表面積的(de)(de)(de)(de)氣(qi)相(xiang)法白炭黑補強的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)躍升到實用(yong)階段(duan),奠定了現代硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷合成(cheng)開始(shi)(shi)生產(chan)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯(si)、德(de)國(guo)、日(ri)本(ben)、韓(han)國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)工業化研(yan)究(jiu)(jiu)始(shi)(shi)于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)(jiu)所(suo)和企業陸(lu)續開發(fa)出各種(zhong)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)指(zhi)聚(ju)硅氧(yang)烷變成彈性(xing)(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)經(jing)過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成型的(de)。它主要以高(gao)分子量的(de)聚(ju)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)烷為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入補(bu)(bu)強填(tian)料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)補(bu)(bu)強主要是(shi)各種(zhong)類(lei)型的(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強度增(zeng)加(jia)數十(shi)倍。有(you)時為(wei)了降低成本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及賦予(yu)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)入相(xiang)應的(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各種(zhong)有(you)機(ji)過(guo)氧(yang)化(hua)物或加(jia)成反應催(cui)化(hua)劑。
加工成型方法如圖所示(shi)。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性能(neng)。常用(yong)的(de)(de)設(she)備有開(kai)放式煉(lian)(lian)膠機、捏合機及真(zhen)空密煉(lian)(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)(hang)空、宇航(hang)(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭(chou)氧及紫(zi)外(wai)線等(deng)十分穩定(ding),在不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)(qi)、氮(dan)、氧、二(er)氧化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體組(zu)織不(bu)粘連(lian),具有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適(shi)合作(zuo)為醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分(fen)(fen)別達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同(tong)比分(fen)(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)用量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研天下的(de)新(xin)研究,增(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)用量(liang)(liang),可以(yi)(yi)大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安(an)全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)用量(liang)(liang)水平的(de)提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)(zhu)品牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年度(du)黨政機關(guan)(guan)公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為自主(zhu)(zhu)品牌擴大在(zai)政府(fu)采(cai)購的(de)市場(chang)份(fen)額,為改變目前(qian)國(guo)(guo)(guo)內政府(fu)采(cai)購以(yi)(yi)合資品牌產(chan)(chan)品為主(zhu)(zhu)的(de)局面提(ti)(ti)供了(le)保障。促進自主(zhu)(zhu)品牌發(fa)展,國(guo)(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)應用提(ti)(ti)供有(you)力保障。預測未來3年,我(wo)國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡膠是(shi)重要的(de)(de)(de)非石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠,約占非石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時(shi)我國在(zai)(zai)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)方(fang)面(mian)取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)在(zai)(zai)2005年前(qian)被(bei)幾家(jia)跨國公(gong)司(si)壟斷(duan),但(dan)目(mu)前(qian)我國已發展成(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大(da)國,這2個方(fang)面(mian)原(yuan)因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)(de)價格從2011年起開(kai)始低于石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠,僅約為大(da)宗石油(you)基(ji)(ji)橡膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡膠,并(bing)開(kai)始大(da)規模替代石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠。這將(jiang)極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。