
硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)和氧原(yuan)子交替構成,硅(gui)原(yuan)子上通(tong)常(chang)連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)(ji)的硅(gui)氧鏈節(jie)組成。苯基(ji)(ji)的引(yin)入可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)(ji)的引(yin)入則可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)(wen)及(ji)(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)工(gong)作(zuo)(zuo)。引(yin)入苯基(ji)(ji)后(hou),可達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也(ye)很(hen)突出(chu),在(zai)(zai)180℃下可長期(qi)工(gong)作(zuo)(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或(huo)更長時間仍(reng)(reng)有(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上的高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)(zai)合成聚(ju)合物中(zhong)是較高(gao)(gao)(gao)的。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血(xue)的突出(chu)特性(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡膠分類(lei)的(de)方法很多,通常按(an)固化
前(qian)的(de)形態分為(wei)(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體的(de)不同,可(ke)分為(wei)(wei)甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯(ben)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和(he)用途的(de)不同又(you)可(ke)分為(wei)(wei)通用型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用(yong)高比表(biao)面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍升到(dao)實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年,多家(jia)(jia)研(yan)究所和(he)企業陸(lu)續(xu)開(kai)(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫(liu)化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚(ju)硅氧烷(wan)變(bian)成(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主要以高分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲(jia)基乙烯(xi)基硅氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)(qiang)主要是各種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)增加(jia)(jia)數十倍。有(you)(you)時為(wei)了降低成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)(xing)能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各種(zhong)(zhong)有(you)(you)機過(guo)氧化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示(shi)。一(yi)次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行高分子鏈的(de)交聯反應;二次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行補充(chong)交聯、驅(qu)除硫化(hua)劑(ji)分解產物和其他揮發性化(hua)合物以(yi)穩定硫化(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設(she)備有(you)開(kai)放(fang)式煉膠(jiao)機、捏合機及(ji)真空密煉機。
主要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是(shi)(shi)高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面(mian)硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)度一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這(zhe)對(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等十分穩定(ding),在不加(jia)任(ren)何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)優良(liang)的(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)物理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)下(xia),其物理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等的(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧、二(er)氧化碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適(shi)合作(zuo)為醫(yi)用(yong)材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)產銷(xiao)分別達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)用量(liang)約達(da)2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機硅材(cai)料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)用量(liang),可以(yi)(yi)大(da)幅度提高汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)提高都將推(tui)動汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)需求的(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)(zi)主品(pin)牌的(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)(zi)(zi)主化(hua),《2012年(nian)度黨政機關(guan)公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目(mu)(mu)錄(征(zheng)求意見(jian)稿(gao))》為(wei)自(zi)(zi)(zi)主品(pin)牌擴大(da)在(zai)(zai)政府采(cai)購的(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)(mu)前國(guo)內政府采(cai)購以(yi)(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主的(de)局(ju)面提供了保(bao)障(zhang)(zhang)。促進自(zi)(zi)(zi)主品(pin)牌發(fa)展,國(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應(ying)用提供有力保(bao)障(zhang)(zhang)。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅橡膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的非石油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的98%。但(dan)(dan)因為(wei)石油(you)(you)價格的大幅上(shang)漲(zhang),同(tong)(tong)時(shi)我國在硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的關鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的生(sheng)產技術方面取得(de)突(tu)破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的生(sheng)產技術在2005年前被幾家跨國公司(si)壟斷,但(dan)(dan)目前我國已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大國,這2個方面原因使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的價格從2011年起開始低于石油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗石油(you)(you)基橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始大規模(mo)替代石油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的市場空間,同(tong)(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品(pin)的消(xiao)費。