
硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)和氧原子交替構成(cheng),硅(gui)原子上通常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)(wen)(wen)及耐油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長時(shi)間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率在(zai)(zai)合成(cheng)聚合物中是(shi)較(jiao)高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫用領域應用廣(guang)泛(fan)。
主要(yao)品種
硅橡膠分類的(de)方法很(hen)多(duo),通常按固化
前的(de)形(xing)態分(fen)為固(gu)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按硫化溫(wen)度分(fen)為室(shi)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按所用單體(ti)(ti)的(de)不同,可分(fen)為甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按性能和用途的(de)不同又可分(fen)為通用型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為催化劑合成的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積(ji)的(de)(de)(de)(de)氣相法(fa)白(bai)炭(tan)黑補強的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階(jie)段(duan),奠(dian)定(ding)了現(xian)代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)(de)(de)基礎(chu)。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成開始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)工業(ye)化研究始于1957年(nian),多家研究所和(he)企(qi)業(ye)陸續(xu)開發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化(hua)硅(gui)橡膠
高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的過(guo)程(cheng)是經過(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的。它主(zhu)要以高(gao)分子量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓(ya)下硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的補強(qiang)主(zhu)要是各(ge)種(zhong)(zhong)類型的白炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的強(qiang)度增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的性(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)(jia)入(ru)相應的各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是各(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型方法如圖所示(shi)。一(yi)次硫化(hua)的(de)目的(de)是進行高分子鏈的(de)交聯反應;二次硫化(hua)的(de)目的(de)是進行補充交聯、驅除硫化(hua)劑分解產物(wu)和其(qi)他揮發性化(hua)合(he)物(wu)以穩定硫化(hua)膠的(de)各(ge)項性能。常用的(de)設備(bei)有開放式煉膠機、捏(nie)合(he)機及真空(kong)密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低(di)(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線(xian)等十分穩定,在(zai)不(bu)加(jia)任(ren)何添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物(wu)理機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)(di)(di)溫(wen)下,其物(wu)理機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組織(zhi)不(bu)粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝血(xue)作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別(bie)適(shi)合作(zuo)為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到(dao)1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用量約達2.0萬t。根據觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有機(ji)硅材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)用量,可以(yi)大(da)幅度提高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用量水(shui)平的(de)(de)(de)提高(gao)都將(jiang)推(tui)動汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)(zi)(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機(ji)關公務用車(che)(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為自(zi)(zi)(zi)主(zhu)品牌擴大(da)在(zai)政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改(gai)變目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合(he)資品牌產(chan)品為主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提供了保(bao)障(zhang)。促進(jin)自(zi)(zi)(zi)主(zhu)品牌發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用提供有力(li)保(bao)障(zhang)。預測未來(lai)3年,我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年均(jun)20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡膠(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)石油(you)(you)(you)價格的(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我(wo)國在(zai)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產技(ji)術(shu)方面取(qu)得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產技(ji)術(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷,但目前我(wo)國已(yi)發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)(da)國,這2個方面原因使(shi)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)價格從(cong)2011年(nian)起開始(shi)(shi)低于(yu)石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)(da)宗(zong)石油(you)(you)(you)基(ji)橡膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)橡膠(jiao),并(bing)開始(shi)(shi)大(da)(da)規模替代石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和(he)硅(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產品(pin)的(de)(de)消費(fei)。