
硅橡膠是(shi)(shi)指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常連有(you)(you)(you)兩個有(you)(you)(you)機基團的橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含(han)甲基和少(shao)量乙(yi)烯基的硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基的引入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐高(gao)、低溫(wen)(wen)性能(neng)(neng),三(san)氟丙基及氰基的引入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐溫(wen)(wen)及耐油性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入(ru)苯(ben)基后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐熱性能(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或(huo)更(geng)長時間(jian)仍有(you)(you)(you)彈性,瞬時可(ke)(ke)耐300℃以上(shang)的高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的透(tou)氣(qi)性好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過率(lv)在(zai)合成聚合物中是(shi)(shi)較高(gao)的。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)(you)(you)生(sheng)理(li)惰性、不會導(dao)致凝血的突出特性,因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣(guang)泛(fan)。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類的方(fang)法很多(duo),通(tong)常按(an)固化
前的(de)(de)形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用單體(ti)的(de)(de)不同,可分為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和用途的(de)(de)不同又(you)可分為(wei)通(tong)用型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年,采用高(gao)比表面積的氣相法白炭黑(hei)補(bu)強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到實用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家(jia)有(you)美國(guo)(guo)(guo)。俄羅(luo)斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工(gong)業化(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年,多家(jia)研(yan)究(jiu)所和企業陸續開(kai)發(fa)出(chu)各(ge)種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體的(de)(de)過程(cheng)是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它(ta)主要以高分(fen)子量(liang)的(de)(de)聚(ju)甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),混(hun)入補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要是(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有時(shi)為了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)(xing)(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能,也加(jia)入相(xiang)應的(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種有機過氧化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方(fang)法(fa)如(ru)圖所示(shi)。一次硫(liu)化的(de)目的(de)是進(jin)(jin)行高分(fen)子(zi)鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反(fan)應;二次硫(liu)化的(de)目的(de)是進(jin)(jin)行補(bu)充交(jiao)聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化劑分(fen)解(jie)產(chan)物和其他揮(hui)發性化合物以穩定硫(liu)化膠的(de)各項性能。常用的(de)設備有(you)開(kai)放式煉膠機、捏(nie)合機及真空密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬(ying)度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線(xian)等十分穩(wen)定,在(zai)不加任(ren)何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)(you)及化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、氮(dan)、氧、二氧化碳(tan)等氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人(ren)體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血(xue)作(zuo)用,對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適(shi)合(he)作(zuo)為醫用材料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中國(guo)汽車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會統計(ji),2012年,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加(jia)有機(ji)硅材料在汽車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可(ke)以大(da)幅度提(ti)高(gao)(gao)汽車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)都(dou)將(jiang)推動汽車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業對(dui)硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵(li)自(zi)主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年度黨政(zheng)機(ji)關公(gong)務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品牌(pai)擴大(da)在政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)以合(he)資品牌(pai)產(chan)品為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)品牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽車(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)為(wei)(wei)汽車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保(bao)障。預測未來3年,我國(guo)室溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)在汽車(che)(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時我(wo)國在(zai)(zai)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵(jian)原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術方面取得(de)突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術在(zai)(zai)2005年前被(bei)幾家跨國公司壟斷,但(dan)目(mu)前我(wo)國已(yi)發展成(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大(da)(da)國,這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價格從2011年起開始(shi)低(di)于石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡膠(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)橡膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模(mo)替代(dai)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)場空間(jian),同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)消費(fei)。