
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)原子(zi)上通常連有(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)機基團的橡膠(jiao)。普(pu)通的硅(gui)橡膠(jiao)主要由(you)含甲基和(he)少(shao)量(liang)乙烯基的硅(gui)氧(yang)鏈節(jie)組(zu)成(cheng)。苯(ben)基的引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡膠(jiao)的耐(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基及氰(qing)基的引(yin)入(ru)則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡膠(jiao)的耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工作。引(yin)入(ru)苯(ben)基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)的耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也(ye)(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)(ye)能(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)橡膠(jiao)的透氣(qi)性(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是較高(gao)的。此(ci)外(wai),硅(gui)橡膠(jiao)還具(ju)有(you)(you)生理惰(duo)性(xing)、不會導(dao)致(zhi)凝血的突(tu)出特性(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣(guang)泛(fan)。
主要品種
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類的方(fang)法很多,通(tong)常按固化(hua)前(qian)的形態分(fen)為固體(ti)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)溫度分(fen)為室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)單(dan)體(ti)的不同(tong),可分(fen)為甲基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能(neng)和用(yong)途的不同(tong)又(you)可分(fen)為通(tong)用(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)以三(san)氯化鐵為催化劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面(mian)積(ji)的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能(neng)躍(yue)升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技(ji)術的(de)(de)基礎。從二(er)(er)甲基二(er)(er)氯硅(gui)(gui)烷合成開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有(you)美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所(suo)和企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠是指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈性體的(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主要以高(gao)分子量(liang)的(de)聚甲基乙(yi)烯基硅氧(yang)烷為生膠,混入(ru)補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等(deng),在加熱加壓(ya)下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅橡(xiang)膠的(de)補強主要是各(ge)(ge)種類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)強度(du)增加數(shu)十倍。有時(shi)為了降低成(cheng)本或改(gai)善膠料性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各(ge)(ge)種特殊的(de)性能,也加入(ru)相應(ying)的(de)各(ge)(ge)種添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是各(ge)(ge)種有機(ji)過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加成(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。
加(jia)工成(cheng)型方(fang)法如圖所示(shi)。一(yi)次(ci)硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)(xing)高分子鏈(lian)的(de)(de)(de)交聯反應;二(er)次(ci)硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)(xing)補(bu)充交聯、驅除硫(liu)化劑(ji)分解產物(wu)和其(qi)他揮發性(xing)化合物(wu)以穩定硫(liu)化膠的(de)(de)(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)(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(zhu)要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)(te)征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅(jin)是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持(chi)一定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對航(hang)空(kong)(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外(wai)線(xian)等十分穩定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常(chang)好。(5)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)(kong)氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧、二氧化(hua)碳(tan)等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘(zhan)連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對肌(ji)體(ti)組織的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常(chang)少。特(te)(te)別適合作(zuo)為醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加有(you)機硅材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提高(gao)都(dou)將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵(li)自主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機關(guan)(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大在(zai)(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購以(yi)合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提供了保障(zhang)。促進自主(zhu)品(pin)牌發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提供有(you)力保障(zhang)。預測未(wei)來3年(nian),我(wo)國(guo)(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非石油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因(yin)為石油價格的(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時我(wo)國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術方(fang)面取得突(tu)破(po),有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國公司壟斷(duan),但目前(qian)我(wo)國已(yi)發展成為全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國,這(zhe)2個(ge)方(fang)面原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格從2011年(nian)起開始(shi)低(di)于(yu)石油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)(da)宗石油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模替代石油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極(ji)大(da)(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶(ou)聯劑(ji)和硅(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)消費。