
硅橡膠是(shi)(shi)指主鏈(lian)由(you)(you)硅(gui)和氧原(yuan)子(zi)交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通常連有兩個有機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要由(you)(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)可提高(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng),三(san)氟丙(bing)基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)則可提高(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好,一般(ban)在-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后(hou),可達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也很(hen)突出,在180℃下(xia)可長期(qi)工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受數周(zhou)或更長時間仍有彈性(xing)(xing),瞬時可耐300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過率在合成(cheng)(cheng)聚合物中(zhong)是(shi)(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing),因此在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類的(de)方法很多,通(tong)常按固化
前的形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化(hua)溫度分為(wei)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體(ti)的不(bu)同,可分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)性能和用(yong)途的不(bu)同又可分為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由美國(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵(tie)為(wei)(wei)催化(hua)(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高比表(biao)面積的(de)(de)氣(qi)相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到(dao)實用階(jie)段,奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷合成(cheng)開始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄(e)羅斯(si)、德國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化(hua)(hua)研究(jiu)始于1957年(nian)(nian),多家(jia)研究(jiu)所和企業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為(wei)(wei)135千噸(dun),其中高溫(wen)膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成彈(dan)(dan)性(xing)(xing)體(ti)(ti)的(de)過(guo)(guo)程(cheng)是(shi)經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠,混入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)成彈(dan)(dan)性(xing)(xing)體(ti)(ti)。硅(gui)橡膠的(de)補(bu)強(qiang)主(zhu)要是(shi)各(ge)種類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠的(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十(shi)倍。有時為(wei)了降低成本(ben)或改善膠料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及(ji)賦(fu)予(yu)硫(liu)化(hua)膠各(ge)種特殊的(de)性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)入相(xiang)應的(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)種有機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)物或加(jia)成反(fan)應催化(hua)劑。
加工(gong)成型方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫(liu)化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行高分(fen)子鏈的(de)交聯反(fan)應(ying);二次(ci)硫(liu)化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行補充交聯、驅(qu)除(chu)硫(liu)化劑分(fen)解產物和其他揮發性(xing)化合物以穩定硫(liu)化膠的(de)各項(xiang)性(xing)能。常用的(de)設(she)備(bei)有(you)開放(fang)式煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及(ji)真空密(mi)煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是(shi)高(gao)溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但(dan)在200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度一(yi)(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好(hao)。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人體(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特別(bie)適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡(xiang)膠(jiao)的用量
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian)(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)新研(yan)究(jiu),增加有(you)機硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)(jian)方(fang)面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅(fu)度(du)提高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)(nian)度(du)黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)擴大在(zai)政府采(cai)購的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為改變目(mu)前國(guo)內政府采(cai)購以合(he)資品(pin)(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面提供了保障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力保障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian)(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價(jia)(jia)格的大幅上(shang)漲,同(tong)時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的關鍵原料(liao)有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的生產技術(shu)方(fang)面取得(de)突破,有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的生產技術(shu)在2005年前被幾家跨(kua)國公司壟斷,但目前我國已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大國,這2個(ge)方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的價(jia)(jia)格從(cong)2011年起開(kai)始(shi)(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)(jia)的合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)(shi)大規模替代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大拓展有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的消費(fei)。