
硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子(zi)交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有兩(liang)個有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主(zhu)要(yao)由(you)含(han)甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可(ke)(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則可(ke)(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引入(ru)(ru)苯基(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)(neng)也(ye)很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)(ke)長期工作(zuo),稍高于(yu)200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)承受數周或更長時間(jian)仍有彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透過率在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中是(shi)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還具有生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing),因(yin)此在(zai)醫用(yong)(yong)領域應用(yong)(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡(xiang)膠分類的方法很多,通常按(an)固化
前的(de)形態分為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫度分為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的(de)不(bu)同(tong)(tong),可分為(wei)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)不(bu)同(tong)(tong)又(you)可分為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力(li)型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)早期是(shi)由(you)美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合(he)成的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用高比表面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)研(yan)制成功(gong),使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階段,奠(dian)定(ding)了現代(dai)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷合(he)成開始生產(chan)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(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)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究所和(he)企(qi)業陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生產(chan)能力(li)為(wei)135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化硅(gui)橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分子量的(de)(de)(de)(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為生膠,混入補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍。有時為了(le)降(jiang)低成(cheng)本(ben)或改善膠料性(xing)(xing)能及賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有機(ji)過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法(fa)如圖所示。一次硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交聯反應(ying);二次硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充(chong)交聯、驅除硫化劑分(fen)解(jie)產物(wu)和其(qi)他揮(hui)發(fa)性(xing)化合(he)物(wu)以穩定硫化膠(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)(de)設備有開(kai)放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合(he)機及真空(kong)密煉(lian)機。
主要(yao)性(xing)能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬(ying)度,且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩(wen)定,在(zai)(zai)不(bu)(bu)加(jia)任(ren)何(he)添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)(chang)好。(5)物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體組織(zhi)不(bu)(bu)粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用,對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)(chang)少。特(te)別(bie)適(shi)合(he)作為醫(yi)用材料。
硅(gui)橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工業硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增加(jia)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量,可以大幅度提(ti)高汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)量和單(dan)車(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)工業對硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年度黨政機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(征求意(yi)見稿(gao))》為(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)(zai)政府采購的(de)(de)市(shi)場(chang)份(fen)額,為(wei)(wei)改變(bian)目前國(guo)(guo)內政府采購以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁(fan)榮(rong)將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保障。預(yu)測(ce)未來3年,我國(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)行業將(jiang)以年均(jun)20%增長(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重(zhong)要的(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)價(jia)格的(de)大(da)(da)幅上漲,同時我(wo)國(guo)(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵(jian)原料有機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術(shu)方面取(qu)得突破(po),有機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術(shu)在(zai)2005年前被幾家(jia)跨(kua)國(guo)(guo)(guo)公司(si)壟(long)斷,但(dan)目前我(wo)國(guo)(guo)(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全(quan)球有機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國(guo)(guo)(guo),這(zhe)(zhe)2個方面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格從2011年起開始(shi)低(di)于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模替(ti)代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)(zhe)將極大(da)(da)拓展有機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費。