
硅橡膠是指(zhi)主(zhu)(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上(shang)通常連(lian)有(you)兩個(ge)有(you)機(ji)基團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)(zhu)要由(you)含(han)甲基和(he)少量(liang)乙(yi)烯基的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高、低(di)溫性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基及氰(qing)基的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫性(xing)能(neng)(neng)良好,一般(ban)在(zai)-55℃下(xia)(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)入苯(ben)基后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)(xia)可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍(shao)高于200℃也能(neng)(neng)承受(shou)數周或更(geng)長時間仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣性(xing)好,氧(yang)氣透(tou)(tou)過(guo)率在(zai)合成(cheng)聚合物中是較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)在(zai)醫(yi)用領(ling)域應用廣泛。
主要(yao)品種
硅橡(xiang)膠分類的(de)方法(fa)很多,通常按固化
前的(de)形(xing)態分(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的(de)不(bu)同(tong)(tong),可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)不(bu)同(tong)(tong)又可分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)(wei)催化(hua)劑合成(cheng)的(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年,采用高比表面積的(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)實用階段,奠定了(le)現代硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅烷(wan)合成(cheng)開始生產硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研究始于1957年,多家(jia)研究所和(he)企(qi)業(ye)陸續開發出各種(zhong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產能力(li)為(wei)(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚(ju)硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)(de)聚(ju)甲(jia)基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)各種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時(shi)為了降低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及賦(fu)予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特(te)殊的(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)入相應(ying)的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖(tu)所示。一次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)(jin)行高分子鏈(lian)的(de)交聯反(fan)應;二次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)(jin)行補(bu)充(chong)交聯、驅除硫化(hua)劑分解產物(wu)(wu)和其(qi)他揮發性(xing)化(hua)合(he)物(wu)(wu)以(yi)穩定硫化(hua)膠的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設備(bei)有(you)開放式煉(lian)(lian)膠機、捏合(he)機及(ji)真空密(mi)煉(lian)(lian)機。
主要性(xing)能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是高溫(wen)穩定性(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環(huan)境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線等(deng)十(shi)分穩定,在(zai)不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學(xue)試劑性(xing)(xing)。普(pu)通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體(ti)組(zu)織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝(ning)血作(zuo)用,對肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作(zuo)為醫(yi)用材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)產銷分別(bie)達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)材料在汽(qi)車(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可(ke)以大幅(fu)度提高(gao)(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)提高(gao)(gao)都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵自(zi)(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿(gao))》為自(zi)(zi)主(zhu)品牌擴(kuo)大在政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額,為改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采(cai)購以合資品牌產品為主(zhu)的(de)(de)(de)局面提供(gong)了保障。促進(jin)自(zi)(zi)主(zhu)品牌發展(zhan),國(guo)(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮(rong)將為汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提供(gong)有(you)(you)力保障。預(yu)測未來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以年(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)非石油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非石油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石油(you)價格(ge)(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)方面(mian)取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)在2005年前(qian)被幾家(jia)跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)(ge)從2011年起開(kai)始低于石油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗(zong)石油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模(mo)替代石油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。