
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈(lian)由(you)(you)硅和氧原(yuan)子(zi)(zi)交替構成,硅原(yuan)子(zi)(zi)上通常連有兩(liang)個有機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)硅橡(xiang)膠主(zhu)要(yao)由(you)(you)含甲基(ji)和少量(liang)乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)硅氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)引入可(ke)(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫性能,三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)引入則可(ke)(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性能。硅橡(xiang)膠耐(nai)低(di)溫性能良好,一般在-55℃下仍能工作(zuo)。引入苯基(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱(re)性能也很突出(chu),在180℃下可(ke)(ke)(ke)長(chang)期工作(zuo),稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能承受數周或(huo)更長(chang)時間仍有彈性,瞬時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅橡(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性好,氧氣(qi)(qi)透(tou)過(guo)率在合成聚合物(wu)中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅橡(xiang)膠還具有生理惰性、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突出(chu)特性,因(yin)此在醫用領(ling)域(yu)應用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)橡膠分類的(de)(de)方法很(hen)多(duo),通(tong)常按(an)(an)固化前的(de)(de)形態(tai)分為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡膠和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡膠;按(an)(an)硫化溫(wen)度(du)分為(wei)室(shi)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡膠,高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡膠;按(an)(an)所(suo)用(yong)單體(ti)(ti)的(de)(de)不同(tong),可分為(wei)甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡膠,甲基苯(ben)基乙烯基硅(gui)(gui)橡膠、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠等(deng);按(an)(an)性能和用(yong)途的(de)(de)不同(tong)又可分為(wei)通(tong)用(yong)型、超耐低溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力型、耐油(you)型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是由美國(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問(wen)世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升到(dao)實(shi)用階(jie)段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成開(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所和企業陸續開(kai)發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千(qian)(qian)噸,其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅橡膠是指聚硅氧烷(wan)變成彈性體的(de)過程(cheng)是經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成型(xing)的(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分子量(liang)的(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷(wan)為(wei)生膠,混入補強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)(hua)成彈性體。硅橡膠的(de)補強(qiang)主(zhu)要(yao)是各種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠的(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了降低(di)成本或改善膠料性能及賦予硫化(hua)(hua)膠各種(zhong)特(te)殊(shu)的(de)性能,也加(jia)入相應的(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加(jia)成反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法如(ru)圖所示(shi)。一次硫化(hua)的目(mu)的是進(jin)行高分子鏈(lian)的交(jiao)聯反(fan)應;二(er)次硫化(hua)的目(mu)的是進(jin)行補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑分解產物(wu)(wu)和其他揮發(fa)性化(hua)合物(wu)(wu)以穩定硫化(hua)膠的各項性能。常(chang)用的設備(bei)有開放式煉膠機、捏合機及真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不(bu)加任(ren)何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia)(xia),就具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(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)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧、二(er)氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅(xiu),與(yu)人體(ti)組(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝(ning)血(xue)作(zuo)用,對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適(shi)合(he)作(zuo)為醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬t。根據觀研天下的(de)新(xin)研究,增加有(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)用(yong)(yong)量,可(ke)以大幅(fu)度提高(gao)(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安(an)全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水(shui)平的(de)提高(gao)(gao)都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求的(de)增加。國(guo)家鼓勵自主品(pin)(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實(shi)現自主化,《2012年度黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自主品(pin)(pin)牌(pai)擴(kuo)大在政(zheng)府采購的(de)市場份額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府采購以合資品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主的(de)局面提供(gong)了保障。促進自主品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應(ying)用(yong)(yong)提供(gong)有(you)力保障。預測未來(lai)3年,我(wo)國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將以年均(jun)20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同(tong)(tong)時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術(shu)方面取得突破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目前我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為全(quan)球(qiu)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國(guo),這2個(ge)方面原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開始低于石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為大(da)(da)宗(zong)石(shi)(shi)油基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并(bing)開始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)(da)拓展有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)(tong)時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其他有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。