
硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有兩個有機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含(han)甲(jia)基和少量(liang)乙(yi)烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組(zu)成。苯(ben)基的(de)(de)引(yin)入可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙(bing)基及(ji)氰基的(de)(de)引(yin)入則(ze)可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下(xia)可長期工作,稍(shao)高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數(shu)周或更長時間(jian)仍有彈性(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)好,氧氣(qi)(qi)透過率在(zai)合成聚合物中是較高(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有生理(li)惰性(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛(fan)。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分類的方法很(hen)多(duo),通常(chang)按固化前的形(xing)態分為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)(liu)化溫度(du)分為(wei)室溫硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)(yong)(yong)單體的不同,可(ke)分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和(he)用(yong)(yong)(yong)途(tu)的不同又可(ke)分為(wei)通用(yong)(yong)(yong)型、超耐低溫型、超耐高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐油型、醫用(yong)(yong)(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是(shi)由美國(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合(he)成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用高比(bi)表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)技術(shu)的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)烷合(he)成開始生產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工(gong)業化(hua)研究(jiu)始于1957年(nian),多家研究(jiu)所和(he)(he)企(qi)業陸續(xu)開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)能力為(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠是指聚硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)體的過程(cheng)是經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的。它主要以高(gao)分子(zi)量的聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為生膠,混(hun)入補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在(zai)加(jia)熱(re)加(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠的補(bu)強(qiang)主要是各(ge)種(zhong)類型的白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠的強(qiang)度(du)增加(jia)數(shu)十倍。有時為了降低成(cheng)本(ben)或改善膠料性(xing)能及(ji)賦(fu)予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊的性(xing)能,也(ye)加(jia)入相(xiang)應(ying)的各(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法如圖所示。一(yi)次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分子(zi)鏈的(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補(bu)充(chong)交聯(lian)、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產(chan)物和其他揮發(fa)性化(hua)(hua)合(he)(he)物以穩定(ding)硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各項(xiang)性能(neng)。常用的(de)設備有開放(fang)式煉膠(jiao)機、捏合(he)(he)機及真空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一般(ban)為-70~-50℃,特殊(shu)配(pei)方可達-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分(fen)穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)情(qing)況下,就具有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機(ji)(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理機(ji)(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物理機(ji)(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織(zhi)不粘連,具有(you)抗凝(ning)血作(zuo)用(yong)(yong),對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作(zuo)為醫(yi)用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分(fen)別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達(da)2.0萬t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅(fu)度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安(an)全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國家(jia)鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)化(hua),《2012年度黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在政(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國內(nei)政(zheng)府采購以合資品(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進(jin)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有力保(bao)障(zhang)。預測未來3年,我國室溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)(yue)占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)(shi)油(you)價格的(de)大(da)(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關(guan)鍵原(yuan)料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生(sheng)(sheng)產技術(shu)(shu)方面取得(de)突破,有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生(sheng)(sheng)產技術(shu)(shu)在(zai)2005年前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷(duan),但(dan)目(mu)前我國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價格從2011年起開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)(yue)為(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)市(shi)場空間,同(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機硅(gui)(gui)產品的(de)消(xiao)費。