
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)原子交(jiao)替(ti)構成,硅(gui)原子上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠主要由(you)含甲基(ji)(ji)和(he)少(shao)量(liang)乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠耐(nai)低溫性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入(ru)苯(ben)(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下可長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受(shou)數(shu)周(zhou)或(huo)更長(chang)時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率(lv)在(zai)(zai)合成聚合物中(zhong)是較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠還具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品(pin)種(zhong)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)分類的(de)方法很(hen)多,通常按固化(hua)前(qian)的(de)形(xing)態分為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)溫(wen)度分為室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按所用單(dan)體的(de)不(bu)(bu)同(tong),可分為甲基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和(he)用途的(de)不(bu)(bu)同(tong)又可分為通用型、超耐(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)高溫(wen)型、高強力型、耐(nai)油(you)型、醫(yi)用型等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國以三氯化(hua)(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)(hua)劑合(he)成(cheng)的。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采用高比表面積的氣相法白炭(tan)黑補(bu)強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍(yue)升到實(shi)用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國家(jia)有美(mei)國。俄羅(luo)斯、德國、日(ri)本、韓國和中(zhong)(zhong)國等。中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業化(hua)(hua)(hua)研究始于1957年,多家(jia)研究所和企(qi)業陸(lu)續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅(gui)橡膠
高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它主(zhu)(zhu)要(yao)以高(gao)分子量的(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao),混(hun)入補強填料、硫化(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)補強主(zhu)(zhu)要(yao)是(shi)各種(zhong)(zhong)類型的(de)白炭(tan)黑(hei),可使硫化(hua)膠(jiao)的(de)強度(du)增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低(di)成(cheng)(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫化(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊(shu)的(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)入相應的(de)各種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫化(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)(zhong)有機過(guo)氧化(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反應催(cui)化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法如圖所(suo)示。一(yi)次(ci)硫化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)硫化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補(bu)充交(jiao)聯(lian)、驅除(chu)硫化(hua)劑分(fen)解產物和其他(ta)揮發性化(hua)合(he)物以穩定硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式(shi)煉膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可(ke)達-100℃,表(biao)明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)(you)異(yi)(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外(wai)線等(deng)十分穩定,在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就(jiu)具(ju)(ju)有優(you)(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)(you)(you)異(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)(you)于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組織不粘連(lian),具(ju)(ju)有抗凝血作(zuo)用,對肌體組織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國(guo)汽車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)協會統(tong)計(ji),2012年(nian)(nian),汽車(che)(che)(che)(che)產銷分別達到(dao)1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同(tong)比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠的(de)用量(liang)約達2.0萬t。根據觀(guan)研天下的(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅材料在汽車(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)方面(mian)的(de)用量(liang),可以大幅度(du)(du)提(ti)(ti)高(gao)汽車(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因(yin)此,汽車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水(shui)平的(de)提(ti)(ti)高(gao)都將推(tui)動汽車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠需求的(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌的(de)汽車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽車(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)實現(xian)自主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度(du)(du)黨政機關公務(wu)用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌擴(kuo)大在政府采購的(de)市場份額,為改變(bian)目前(qian)國(guo)內政府采購以合資品(pin)(pin)(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了(le)保(bao)障。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌發展,國(guo)產汽車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將為汽車(che)(che)(che)(che)膠的(de)應(ying)用提(ti)(ti)供有(you)力(li)保(bao)障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠在汽車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非石油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石油價格的(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)生產(chan)技(ji)術方面取(qu)得(de)突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)生產(chan)技(ji)術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷(duan),但目前我國已發展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)國,這2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格從(cong)2011年(nian)起開始低于(yu)石油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)宗(zong)石油基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場空間,同(tong)時將帶(dai)動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)消費(fei)。