
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節(jie)組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)、低溫性(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐溫及(ji)耐油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出(chu),在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受(shou)數周或(huo)更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬時可耐300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透(tou)過(guo)率在(zai)(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中(zhong)是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特(te)性(xing),因此在(zai)(zai)醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要(yao)品種(zhong)
硅橡膠分類的方法(fa)很多,通常(chang)按固化
前的形態分為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫度分為室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用單(dan)體的不同(tong),可分為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按(an)性(xing)能和用途的不同(tong)又可分為通用型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐高(gao)溫型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力(li)型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)等等。
發展(zhan)史
硅橡(xiang)膠早(zao)期是由美國(guo)以三氯化鐵為催化劑合(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年,硅橡(xiang)膠產品問(wen)世。1948年,采用高比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白(bai)炭黑(hei)補強的(de)(de)硅橡(xiang)膠研(yan)制成(cheng)(cheng)功,使(shi)硅橡(xiang)膠的(de)(de)性能(neng)躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅橡(xiang)膠生(sheng)產技術的(de)(de)基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯硅烷合(he)成(cheng)(cheng)開始生(sheng)產硅橡(xiang)膠的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)膠的(de)(de)工業化研(yan)究始于1957年,多家研(yan)究所(suo)和(he)企業陸(lu)續開發出各種硅橡(xiang)膠。到2003年底,中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)膠生(sheng)產能(neng)力(li)為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)高溫膠100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅氧烷變成彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)過程(cheng)是經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成型的(de)。它主(zhu)要(yao)(yao)以高分子量的(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)補強填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補強主(zhu)要(yao)(yao)是各種(zhong)(zhong)類(lei)型的(de)白(bai)炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時為了降低(di)成本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊(shu)的(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)各種(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各種(zhong)(zhong)有機過氧化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應(ying);二次硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫化劑(ji)分解產物(wu)和其他(ta)揮發性(xing)化合(he)物(wu)以穩(wen)定硫化膠的(de)(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)(de)設(she)備有(you)開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且(qie)力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等十分(fen)穩(wen)定(ding),在不加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具(ju)有(you)優(you)良的(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)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)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)常好。(5)物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下,其物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及化(hua)(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化(hua)(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)抗凝血(xue)作用(yong),對(dui)肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適(shi)合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量(liang)
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協(xie)會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅橡膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀(guan)研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有(you)機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提高(gao)都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅橡膠需求的(de)(de)(de)(de)增加。國家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件實(shi)現(xian)自(zi)主(zhu)化(hua)(hua),《2012年度黨(dang)政機關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴(kuo)大在政府采購的(de)(de)(de)(de)市(shi)場份額(e),為(wei)(wei)改變目前國內政府采購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提供了保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提供有(you)力保(bao)障。預(yu)測未來3年,我國室溫硫化(hua)(hua)硅橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)行業將以年均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)(yue)占(zhan)非石(shi)(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油價(jia)格的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面取(qu)得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟(long)斷,但目前我(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為全球有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體第(di)1大(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面原因使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起(qi)開始(shi)(shi)低于石(shi)(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)(yue)為大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始(shi)(shi)大(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間(jian),同(tong)時將帶(dai)動(dong)硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他(ta)有機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。