
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原子(zi)交(jiao)替(ti)構成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基和少(shao)量乙烯基的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙(bing)基及氰(qing)基的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好(hao),一(yi)般(ban)在(zai)(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引(yin)入(ru)苯基后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍(shao)高(gao)于200℃也能(neng)承受數周(zhou)或更長時間(jian)仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)(yang)氣(qi)透過(guo)率在(zai)(zai)合(he)成聚合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生(sheng)理惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類的(de)(de)方法很(hen)多,通常按(an)固化(hua)(hua)前的(de)(de)形態(tai)分(fen)為固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體(ti)的(de)(de)不(bu)同,可(ke)分(fen)為甲(jia)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能和(he)用途的(de)(de)不(bu)同又可(ke)分(fen)為通用型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高比表面(mian)積(ji)的(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)(dao)實用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)始(shi)生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研(yan)(yan)究始(shi)于1957年(nian)(nian),多(duo)家研(yan)(yan)究所和企業(ye)陸續開(kai)發出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡膠是(shi)指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體(ti)的(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分子量的(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)烷為生膠,混入(ru)補強(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體(ti)。硅橡膠的(de)補強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)各種(zhong)(zhong)類(lei)型(xing)的(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠的(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)(jia)數十倍。有時為了(le)降低成(cheng)本或改(gai)善膠料性(xing)(xing)(xing)能及賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠各種(zhong)(zhong)特殊的(de)性(xing)(xing)(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)各種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各種(zhong)(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法(fa)如圖所示(shi)。一次硫化(hua)(hua)的目的是進行(xing)高分(fen)子(zi)鏈的交(jiao)聯(lian)(lian)反應(ying);二次硫化(hua)(hua)的目的是進行(xing)補充交(jiao)聯(lian)(lian)、驅除硫化(hua)(hua)劑分(fen)解產(chan)物(wu)和其他揮(hui)發性(xing)化(hua)(hua)合物(wu)以穩定硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的各(ge)項性(xing)能。常用的設備有開放式煉(lian)膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真(zhen)空密煉(lian)機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是(shi)天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一半(ban),但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)、回彈性(xing)和(he)表(biao)面硬度(du),且力學(xue)(xue)性(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等十分穩定(ding),在(zai)不加任何(he)添(tian)加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有優(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)。(4)電氣性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)也非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)能(neng)(neng)比(bi)(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化學(xue)(xue)試劑性(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透過性(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二(er)氧化碳(tan)等氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣性(xing)比(bi)(bi)天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有抗凝血(xue)作用(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)非常(chang)(chang)少。特別(bie)適合(he)作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有機(ji)(ji)硅材(cai)料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅(fu)度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提高都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政機(ji)(ji)關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)擴大在(zai)(zai)政府采購的(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)(wei)改變目前國(guo)內政府采購以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主的(de)(de)局面提供了(le)保障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)提供有力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)(shi)油價(jia)(jia)格的(de)(de)(de)大幅上(shang)漲,同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方面取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在2005年前(qian)被幾家跨(kua)國(guo)公司(si)壟斷,但(dan)目前(qian)我(wo)國(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為全(quan)球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大國(guo),這2個方面原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年起開始(shi)低于石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)油基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大規模替代石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)(fei)。