
硅橡膠是(shi)(shi)指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)原子上通(tong)常(chang)連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入可(ke)(ke)(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入則(ze)可(ke)(ke)(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)作。引入苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很(hen)突(tu)出(chu)(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)(ke)長期工(gong)作,稍高于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時(shi)間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過(guo)率(lv)在(zai)合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物中是(shi)(shi)較高的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠分類(lei)的方法(fa)很多(duo),通常按固化
前的(de)(de)形態分(fen)(fen)為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)硫化(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體(ti)(ti)的(de)(de)不同,可分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲(jia)基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠等;按(an)性能和用(yong)途(tu)的(de)(de)不同又(you)可分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型、超耐低溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力(li)型、耐油型、醫用(yong)型等等。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是(shi)由美國(guo)(guo)以三氯化鐵為(wei)催(cui)化劑合(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)(chan)品問世。1948年,采用高比表面積(ji)的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑(hei)補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階(jie)段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技術(shu)的(de)(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年,多(duo)家(jia)研(yan)究(jiu)所(suo)和企業陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)能力為(wei)135千噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)過(guo)程是經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要以高分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯(xi)基硅(gui)氧烷為生膠,混(hun)入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各(ge)種類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可(ke)使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強(qiang)度(du)增加(jia)數十(shi)倍(bei)。有時(shi)為了(le)降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善(shan)膠料(liao)性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種特殊的(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種有機過(guo)氧化(hua)(hua)物(wu)或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工(gong)成型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈的(de)交聯反應(ying);二次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)補充交聯、驅除(chu)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)(hua)合(he)(he)物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各項(xiang)性能。常用(yong)的(de)設備有開放(fang)式煉膠機(ji)、捏合(he)(he)機(ji)及真空(kong)密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬(ying)度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯(xian)變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線(xian)等十(shi)分(fen)穩定,在不加(jia)任(ren)何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就具有(you)(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具有(you)(you)抗凝血作用,對肌體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別(bie)適(shi)合作為醫用材料(liao)。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同(tong)比分別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約(yue)達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究(jiu),增加有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大(da)幅度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產量和(he)單車(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)提高(gao)都將推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)橡膠需求的(de)(de)(de)增加。國家鼓勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)發展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)(bu)件(jian)實現(xian)自主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)車(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變(bian)目(mu)前國內政(zheng)府采(cai)購以合資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面提供了保障。促進自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發展,國產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力(li)保障。預測未來3年(nian),我國室溫(wen)硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)行業(ye)(ye)將以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石油(you)(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大幅上漲,同(tong)時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產技(ji)術(shu)方(fang)面取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產技(ji)術(shu)在2005年前被(bei)幾(ji)家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目前我國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全(quan)球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo),這(zhe)2個方(fang)面原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起開始低于石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大宗石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始大規模替代石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場(chang)空間,同(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)費。