
硅橡膠是指(zhi)主(zhu)(zhu)鏈由(you)硅和氧(yang)原子(zi)交替構成,硅原子(zi)上(shang)通(tong)常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機(ji)基(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)硅橡膠(jiao)主(zhu)(zhu)要由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅氧(yang)鏈節組(zu)成。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一(yi)般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)很(hen)突(tu)出(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)長(chang)期(qi)工作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承(cheng)受數周或更長(chang)時(shi)間仍有(you)(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)。硅橡膠(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率(lv)在(zai)合成聚合物中是較(jiao)高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅橡膠(jiao)還具有(you)(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應(ying)用廣泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅橡膠分類的(de)方法很多,通常按固化
前的形態(tai)分(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按硫(liu)化(hua)溫度分(fen)為(wei)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按所用(yong)(yong)單體的不同,可(ke)分(fen)為(wei)甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲(jia)基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠等;按性(xing)能和(he)用(yong)(yong)途的不同又可(ke)分(fen)為(wei)通用(yong)(yong)型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油(you)型、醫(yi)用(yong)(yong)型等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三(san)氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采(cai)用(yong)高(gao)比表面積的(de)(de)氣(qi)相(xiang)法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升(sheng)到(dao)實用(yong)階段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)(cheng)開始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業化(hua)研究始(shi)于1957年,多家研究所和企業陸續開發(fa)出(chu)各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為135千(qian)噸(dun),其(qi)中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的。它(ta)主(zhu)要以高分子量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混(hun)入補(bu)強填(tian)料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的補(bu)強主(zhu)要是(shi)各種(zhong)(zhong)類型的白炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的強度增加(jia)數(shu)十(shi)倍。有(you)時(shi)為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊(shu)的性(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的各種(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各種(zhong)(zhong)有(you)機過氧(yang)(yang)化(hua)物或加(jia)成(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)劑。
加工成(cheng)型方法如圖(tu)所(suo)示。一(yi)次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高(gao)分子鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)聯反應;二(er)次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充交(jiao)聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分解產物和其(qi)他揮(hui)發性化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)各(ge)項性能。常用的(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭氧及紫外線(xian)等十分穩定,在(zai)不(bu)加(jia)任(ren)何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物(wu)(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體透(tou)(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣體的(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅(xiu),與人(ren)體組織不(bu)粘(zhan)連,具有(you)抗凝血作用(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特別(bie)適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協會(hui)統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)量約(yue)達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)新(xin)研究,增(zeng)加(jia)有(you)(you)機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件方(fang)面(mian)(mian)的(de)用(yong)量,可以(yi)(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)提高都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對(dui)硅橡膠(jiao)需求的(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自主品(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實現自主化,《2012年度黨政機關(guan)(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿(gao))》為(wei)自主品(pin)牌擴(kuo)大在(zai)政府采購的(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內(nei)政府采購以(yi)(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主的(de)局面(mian)(mian)提供了保(bao)障。促進(jin)自主品(pin)牌發(fa)展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提供有(you)(you)力(li)保(bao)障。預(yu)測(ce)未(wei)來3年,我國(guo)室溫(wen)硫(liu)化硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)價(jia)(jia)格的(de)(de)(de)大幅(fu)上漲,同時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術方面取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術在2005年前(qian)(qian)被(bei)幾(ji)家跨國(guo)(guo)公司(si)壟斷,但目(mu)前(qian)(qian)我國(guo)(guo)已發展成(cheng)為全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大國(guo)(guo),這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年起開始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)油(you)基橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價(jia)(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大規模替代石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)費。