
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原(yuan)子交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫性能(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫性能(neng)良好,一(yi)般在-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引(yin)入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱性能(neng)也很突出,在180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受(shou)數周或(huo)更(geng)長時(shi)間(jian)仍有(you)彈性,瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣(qi)性好,氧(yang)(yang)氣(qi)透過率在合(he)(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)(he)物中是較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性、不(bu)會導致(zhi)凝(ning)血的(de)突出特性,因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠分(fen)類的(de)方法很多,通常按固化(hua)前(qian)的(de)形態(tai)分(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按所用(yong)單體的(de)不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按性能(neng)和(he)用(yong)途的(de)不同又可分(fen)為(wei)通用(yong)型、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型、超耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型、高(gao)強(qiang)力型、耐(nai)油型、醫用(yong)型等等。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑(ji)合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)品問世。1948年(nian),采(cai)用高比表面積的(de)(de)氣(qi)相(xiang)法白炭(tan)黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研(yan)制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)躍升(sheng)到實用階段(duan),奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工業化研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所和企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年(nian)底(di),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產(chan)能(neng)(neng)力為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫(wen)膠100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性體的(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補強主(zhu)要是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)白(bai)炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度(du)增加數十倍(bei)。有時為(wei)了降低成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)性能,也加入相應(ying)的(de)各(ge)種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有機過(guo)氧化(hua)物或(huo)加成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型(xing)方法如(ru)圖所示(shi)。一次硫化的(de)目的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交聯反應(ying);二(er)次硫化的(de)目的(de)是進行(xing)補(bu)充交聯、驅除(chu)硫化劑分解(jie)產物和其他揮發性化合物以穩定硫化膠的(de)各項性能(neng)。常(chang)用的(de)設備有開放(fang)式煉(lian)膠機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及真空密煉(lian)機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)(yi)定的(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)無(wu)明(ming)(ming)顯變化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度(du)一(yi)(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)(ming)其(qi)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外(wai)線(xian)等(deng)十分(fen)穩(wen)定,在不(bu)加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)(de)情(qing)況下,就(jiu)具(ju)有優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(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)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下,其(qi)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、氮(dan)、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織(zhi)不(bu)粘連(lian),具(ju)有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適(shi)合(he)(he)作為(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的用(yong)量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)(chan)銷(xiao)分別達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬t。根據觀(guan)研天(tian)下(xia)的(de)(de)(de)新研究(jiu),增加有機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可(ke)以(yi)大(da)幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性(xing)能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水(shui)平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)增加。國家(jia)鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主化,《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大(da)在(zai)政府(fu)采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變(bian)目前國內政府(fu)采(cai)購(gou)以(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)發展(zhan),國產(chan)(chan)(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保障。預測(ce)未來3年(nian),我(wo)國室溫(wen)硫化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)均(jun)20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)非(fei)石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但因為(wei)石(shi)油價(jia)(jia)格的(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時我(wo)(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關(guan)鍵原(yuan)料(liao)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技(ji)術(shu)方面取(qu)得突(tu)破(po),有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技(ji)術(shu)在(zai)2005年(nian)前(qian)被幾家(jia)跨國公司壟斷,但目前(qian)我(wo)(wo)國已(yi)發展(zhan)成(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國,這2個方面原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價(jia)(jia)格從2011年(nian)起開始低于石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大宗(zong)石(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)(jia)的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大規模替代石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極(ji)大拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)市場空(kong)間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)消費(fei)。