
硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅和氧原子交替構成,硅原子上通(tong)常連有(you)兩個(ge)有(you)機(ji)基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅氧鏈節(jie)組成。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入可(ke)提高硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入則(ze)可(ke)提高硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一般(ban)在-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)入苯基(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出,在180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高于200℃也(ye)能(neng)承受(shou)數周或更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高溫。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過(guo)率在合成聚合物(wu)中是較高的(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的(de)(de)方法很多,通常按(an)固化前的(de)(de)形態分為固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化溫(wen)度分為室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體的(de)(de)不(bu)同(tong),可(ke)分為甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和(he)用途(tu)的(de)(de)不(bu)同(tong)又可(ke)分為通用型(xing)、超(chao)(chao)耐低(di)溫(wen)型(xing)、超(chao)(chao)耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用型(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合(he)成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比(bi)表面積(ji)的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功(gong),使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升(sheng)到(dao)實(shi)用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術的(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工(gong)業化研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所(suo)和企(qi)業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性體的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主要(yao)(yao)以(yi)高分子量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生膠(jiao),混入(ru)(ru)補強(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要(yao)(yao)是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加數十倍(bei)。有(you)時為了降低成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)料性能及賦予(yu)硫(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種特(te)殊的(de)(de)性能,也加入(ru)(ru)相應的(de)(de)各(ge)種添(tian)加劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)種有(you)機過(guo)氧(yang)化(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)劑。
加(jia)工成型方法如(ru)圖所(suo)示。一(yi)次硫化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行高分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次硫化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫化劑分(fen)解產物和其他揮發性化合物以穩定硫化膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有(you)開放式煉(lian)膠機、捏合機及(ji)真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)特(te)(te)征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配(pei)方(fang)可(ke)達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)(hang)空、宇航(hang)(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加任(ren)何添(tian)加劑的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就(jiu)具(ju)有(you)(you)(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)(you)(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體組織不(bu)粘(zhan)連,具(ju)有(you)(you)(you)(you)抗凝血作用,對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常(chang)(chang)少(shao)。特(te)(te)別(bie)適(shi)合作為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會(hui)統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)(bie)達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比(bi)分別(bie)(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有(you)機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量,可以大幅度提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水(shui)平的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan)(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度黨(dang)政(zheng)機(ji)關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴大在政(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購以合資品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)(pin)(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了保障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)發展(zhan)(zhan),國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)(ti)供有(you)力保障。預測未來3年,我國(guo)(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)非石油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石油價(jia)(jia)格的(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)單體的(de)生(sheng)產(chan)技術方面取得突破,有機(ji)硅(gui)單體的(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年(nian)前被幾家跨(kua)國(guo)公司(si)壟斷,但(dan)目前我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)硅(gui)單體第1大(da)國(guo),這(zhe)2個方面原因(yin)使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價(jia)(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始低于石油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗石油基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)(jia)的(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并(bing)開(kai)始大(da)規模替代石油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其(qi)他(ta)有機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)消費(fei)。