
硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈(lian)(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上通常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主(zhu)要由含(han)甲基(ji)和少量乙(yi)烯(xi)基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)(lian)節組(zu)成。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)性能(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性能(neng)(neng)也很(hen)突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期工(gong)作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數周或更(geng)長時(shi)間(jian)仍有(you)(you)彈性,瞬(shun)時(shi)可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣(qi)性好,氧氣(qi)透(tou)過率(lv)在(zai)(zai)合成聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)(you)生理惰(duo)性、不(bu)會導致(zhi)凝血的(de)(de)突(tu)出特性,因此在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡膠分(fen)類(lei)的方法很(hen)多,通(tong)常(chang)按(an)固化(hua)
前的形態分(fen)為(wei)(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化溫(wen)(wen)度(du)分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的不同(tong),可(ke)分(fen)為(wei)(wei)甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng)(deng);按性能(neng)和用(yong)途(tu)的不同(tong)又可(ke)分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強(qiang)力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期(qi)是由美國(guo)(guo)以三(san)氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采(cai)用高(gao)比表面積(ji)的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的性能(neng)躍(yue)升到(dao)實用階段(duan),奠(dian)定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)技術的基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的工業化(hua)研究始(shi)于1957年(nian),多(duo)家研究所和企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)能(neng)力為135千噸,其(qi)中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠100千噸。
高溫硫(liu)化硅(gui)橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧烷變成彈性體的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成型的(de)(de)(de)。它主要(yao)以(yi)高分子(zi)量(liang)的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混(hun)入補(bu)強(qiang)(qiang)填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)(qiang)主要(yao)是(shi)各種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降低(di)成本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性能及賦(fu)予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能,也(ye)加(jia)(jia)入相應(ying)的(de)(de)(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)有(you)機過氧化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成反應(ying)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖(tu)所示。一(yi)次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是進行(xing)高分子鏈的交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是進行(xing)補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產物(wu)和其(qi)他揮發(fa)性化(hua)合物(wu)以穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠的各項(xiang)性能(neng)。常用的設備有(you)開放式煉膠機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)和表(biao)面(mian)硬度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明其低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等(deng)十分穩定(ding),在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體組織不粘連,具有(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為醫用(yong)材(cai)料(liao)。
硅(gui)橡膠(jiao)的用(yong)量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)(fen)別達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分(fen)(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)橡膠的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬t。根據觀研天(tian)下(xia)的(de)新研究,增(zeng)加(jia)有(you)(you)機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方面(mian)的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)水(shui)平的(de)提(ti)高都(dou)將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)橡膠需求的(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨(dang)政機關(guan)(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在(zai)政府采(cai)購的(de)市(shi)場(chang)份額(e),為(wei)改變目(mu)前(qian)國(guo)內政府采(cai)購以(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局面(mian)提(ti)供了(le)保(bao)障(zhang)(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有(you)(you)力保(bao)障(zhang)(zhang)。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)(fei)量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上(shang)漲,同時我(wo)國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)(shu)方面取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)(shu)在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)(guo)已(yi)發展成(cheng)為全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空(kong)間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)(fei)。