
硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈(lian)由硅和氧(yang)原子(zi)交替(ti)構成,硅原子(zi)上(shang)通常(chang)連有兩個有機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅氧(yang)鏈(lian)節(jie)組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入可提(ti)高硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟(fu)丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入則可提(ti)高硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好(hao)(hao),一般(ban)在(zai)-55℃下仍能工作(zuo)。引(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能也(ye)很突出(chu),在(zai)180℃下可長期工作(zuo),稍高于(yu)200℃也(ye)能承受(shou)數周或更(geng)長時間(jian)仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可耐300℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好(hao)(hao),氧(yang)氣透(tou)過(guo)率在(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物中是較高的(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的(de)方法(fa)很(hen)多,通常按固(gu)化前的(de)形態(tai)分為(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)(liu)化溫(wen)(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用單(dan)體(ti)的(de)不(bu)(bu)同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用途的(de)不(bu)(bu)同又(you)可(ke)分為(wei)通用型(xing)(xing)(xing)、超耐低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)等等。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國以(yi)三(san)氯(lv)化鐵為催化劑(ji)合成(cheng)的。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比表面積(ji)的氣相法白(bai)炭(tan)黑補強(qiang)的硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍(yue)升(sheng)到實用(yong)階段(duan),奠定了(le)現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國家有美國。俄(e)羅斯、德國、日(ri)本、韓國和中國等。中國硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工業(ye)化研究(jiu)(jiu)始于(yu)1957年,多(duo)家研究(jiu)(jiu)所和企業(ye)陸續開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力(li)為135千(qian)噸(dun),其(qi)中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指(zhi)聚(ju)硅氧(yang)烷變成(cheng)彈性體的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高分子量的(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混(hun)入補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主要是(shi)各種類型的(de)白炭黑(hei),可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數(shu)十倍。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性能(neng)及(ji)賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊(shu)的(de)性能(neng),也加(jia)(jia)入相應(ying)(ying)的(de)各種添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各種有(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈的(de)交聯反應;二次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)補充(chong)交聯、驅除硫(liu)(liu)化劑分解產物(wu)和(he)其他揮發性化合物(wu)以穩(wen)定硫(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)各項性能。常(chang)用的(de)設備(bei)有開(kai)放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性,雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些(xie)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban),但在(zai)(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持(chi)一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性、回彈性和表面硬(ying)度(du)(du),且力學性能(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性能(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達(da)-100℃,表明(ming)其(qi)(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性能(neng)優(you)異。這(zhe)對航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候性硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等十分穩定,在(zai)(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就(jiu)具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性。(4)電氣(qi)性能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性能(neng),耐(nai)電暈性和耐(nai)電弧性也非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性能(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)(qi)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性能(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試(shi)劑(ji)性。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性能(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過性能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅(xiu),與人體組織不粘連,具有(you)抗凝血作用,對肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應性非(fei)常(chang)少。特(te)別適合(he)作為醫(yi)用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)長(chang)(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠的用(yong)量約(yue)達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研天下的新研究,增(zeng)加(jia)有(you)機(ji)硅材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面的用(yong)量,可(ke)以(yi)大幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用(yong)量水平(ping)的提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠需(xu)求(qiu)的增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現(xian)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大在政(zheng)府采購的市(shi)場份額,為(wei)改(gai)變(bian)目前國(guo)(guo)(guo)內政(zheng)府采購以(yi)合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的局(ju)面提(ti)(ti)供(gong)了保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌發(fa)展,國(guo)(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的應用(yong)提(ti)(ti)供(gong)有(you)力保障。預測未(wei)來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長(chang)(chang)。
此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是(shi)重要的(de)(de)(de)非(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約(yue)占非(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲(zhang),同(tong)時我(wo)(wo)國(guo)在(zai)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)(shu)方面取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾(ji)家(jia)跨國(guo)公司壟(long)斷,但目前我(wo)(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為全球有(you)機(ji)硅單(dan)體第1大(da)國(guo),這(zhe)2個方面原因使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)起(qi)開始低于(yu)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并開始大(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將極大(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)機(ji)硅產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)空間,同(tong)時將帶動硅油(you)(you)、硅烷偶聯劑和(he)硅樹脂等其他有(you)機(ji)硅產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)消(xiao)費。