
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩個有(you)機基團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲(jia)基和少量(liang)乙烯(xi)基的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三(san)氟丙(bing)基及氰基的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)(xia)仍能(neng)工作(zuo)(zuo)。引(yin)(yin)入(ru)苯基后(hou),可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也很(hen)突出(chu),在(zai)(zai)180℃下(xia)(xia)可長(chang)期工作(zuo)(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長(chang)時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可耐300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在(zai)(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠分類(lei)的方法很多,通常按(an)固化(hua)
前的形(xing)態分(fen)為固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫度(du)分(fen)為室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體(ti)(ti)的不同(tong),可分(fen)為甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和(he)用(yong)途的不同(tong)又可分(fen)為通用(yong)型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為催化劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世。1948年,采用(yong)高(gao)比表面積的(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升(sheng)到實(shi)用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術的(de)基礎(chu)。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研究始于(yu)1957年,多家研究所和企業(ye)陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠是(shi)指(zhi)聚硅氧烷變成彈(dan)(dan)性(xing)(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型(xing)的(de)。它主(zhu)(zhu)要以(yi)高分子量(liang)的(de)聚甲基乙(yi)烯基硅氧烷為生(sheng)膠,混入補強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)(dan)性(xing)(xing)體。硅橡膠的(de)補強(qiang)(qiang)主(zhu)(zhu)要是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白(bai)炭黑(hei),可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)(jia)數十(shi)倍。有時為了降(jiang)低(di)成本或改善膠料性(xing)(xing)能(neng)(neng)及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng),也加(jia)(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有機過(guo)氧化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行高(gao)分子鏈的(de)(de)(de)交聯反應(ying);二次硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行補充交聯、驅除硫(liu)化劑(ji)分解產(chan)物和其他(ta)揮發性化合物以(yi)穩定硫(liu)化膠的(de)(de)(de)各(ge)項性能。常用的(de)(de)(de)設備有開放式煉膠機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是高(gao)溫穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這對(dui)(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩定,在(zai)不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就(jiu)具(ju)有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫下(xia),其物理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于(yu)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與(yu)人體(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)有(you)抗凝(ning)血作用(yong),對(dui)(dui)肌(ji)體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分(fen)(fen)別達(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分(fen)(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)用量約達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有(you)機硅材(cai)料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)用量,可(ke)以(yi)(yi)大幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量和(he)單車(che)用量水(shui)平的(de)(de)(de)(de)(de)提高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)(zheng)機關公務用車(che)選用車(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大在(zai)(zai)政(zheng)(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改變(bian)目(mu)前國(guo)內政(zheng)(zheng)府采購(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供(gong)了保(bao)障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用提供(gong)有(you)力保(bao)障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)基合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)(you)基合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)價格的(de)大(da)幅上漲(zhang),同時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產技術方(fang)面(mian)取得(de)突(tu)破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產技術在2005年前(qian)被幾(ji)家跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已(yi)發展(zhan)成為(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國,這2個方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格從(cong)2011年起開(kai)始低(di)于石(shi)油(you)(you)基合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替(ti)代石(shi)油(you)(you)基合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)市場空(kong)間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品(pin)的(de)消費(fei)。