
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常連(lian)有兩個有機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主(zhu)要(yao)由(you)含甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)能(neng)(neng),三(san)氟(fu)丙基(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫及(ji)(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或(huo)更長時(shi)間(jian)仍有彈性(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透氣性(xing)好,氧氣透過率在(zai)(zai)合(he)成聚合(he)物(wu)中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具(ju)有生理惰性(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)突出特性(xing),因(yin)此在(zai)(zai)醫用(yong)(yong)領域應(ying)用(yong)(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠分(fen)(fen)類的方法(fa)很多,通常按(an)固化(hua)前(qian)的形(xing)態(tai)分(fen)(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為室(shi)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體(ti)的不同(tong),可分(fen)(fen)為甲基(ji)(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)性能和(he)用(yong)途(tu)的不同(tong)又可分(fen)(fen)為通用(yong)型、超(chao)耐(nai)(nai)低溫(wen)型、超(chao)耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力型、耐(nai)(nai)油(you)型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)以三(san)氯化鐵(tie)為催化劑(ji)合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采(cai)用高比表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升(sheng)到實用階段,奠定了(le)現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究始(shi)于(yu)1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所和(he)企業陸續開發出各(ge)種(zhong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力為135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈性體的過程是(shi)(shi)經(jing)過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的。它主(zhu)要以高分(fen)子量(liang)的聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),混入(ru)補強填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的補強主(zhu)要是(shi)(shi)各種類型(xing)的白(bai)炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的強度(du)增加(jia)數十倍。有(you)時(shi)為了降(jiang)低成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性能(neng)及賦(fu)予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)各種特(te)殊的性能(neng),也加(jia)入(ru)相(xiang)應的各種添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)(shi)各種有(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進行高分子(zi)鏈(lian)的(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進行補充(chong)交(jiao)聯、驅(qu)除硫(liu)化劑分解產(chan)物(wu)(wu)和(he)其(qi)他揮(hui)發(fa)性化合物(wu)(wu)以穩定硫(liu)化膠的(de)各項性能。常用(yong)的(de)設備有(you)開放式煉膠機、捏合機及(ji)真空密(mi)煉機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加(jia)任何(he)添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳(tan)等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織不粘連,具有抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)(te)別適合作為醫用材料(liao)。
硅橡(xiang)膠的(de)用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)銷分(fen)別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)用量約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機(ji)硅材(cai)料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部件方面的(de)用量,可(ke)以(yi)(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)量和(he)單(dan)車(che)用量水平(ping)的(de)提(ti)高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)(fa)展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公(gong)務用車(che)選用車(che)型(xing)目錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)市(shi)場份額,為(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局(ju)面提(ti)供了(le)保障。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業的(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)應(ying)用提(ti)供有力(li)保障。預測未來3年,我(wo)國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)行業將(jiang)(jiang)以(yi)(yi)年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)價(jia)(jia)(jia)格(ge)的大幅上(shang)漲(zhang),同時(shi)我(wo)國在(zai)(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的關鍵(jian)原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的生產技(ji)術(shu)方面(mian)取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的生產技(ji)術(shu)在(zai)(zai)2005年前(qian)被幾(ji)家跨國公司壟(long)斷,但目前(qian)我(wo)國已發展成為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大國,這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的價(jia)(jia)(jia)格(ge)從2011年起開(kai)(kai)始(shi)(shi)低(di)于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的80%~90%,成為(wei)廉價(jia)(jia)(jia)的合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)(kai)始(shi)(shi)大規模替(ti)代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的市場空間(jian),同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的消費。