
硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機(ji)基(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)(ji)和少(shao)量(liang)乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可提(ti)(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則可提(ti)(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引入(ru)(ru)苯基(ji)(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下可長期(qi)工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長時間仍有(you)(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚合物中是較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領(ling)域應用廣(guang)泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅(gui)橡膠分(fen)類(lei)的方法很多,通常按固化
前的形態分(fen)(fen)為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)(he)液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單體(ti)(ti)的不同,可分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)性能和(he)(he)用途的不同又可分(fen)(fen)為(wei)通用型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以(yi)三氯(lv)化(hua)鐵(tie)為(wei)(wei)催化(hua)劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年,采用高(gao)比表面積的(de)氣相(xiang)法白炭(tan)黑(hei)補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功(gong),使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍(yue)升到實用階段(duan),奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始(shi)(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(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(he)中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研究始(shi)(shi)于1957年,多家研究所和(he)企業(ye)陸續(xu)開發(fa)出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力(li)為(wei)(wei)135千噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫化硅橡(xiang)膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)變(bian)成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它(ta)主(zhu)(zhu)要(yao)以(yi)高(gao)分子量的(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao),混入補(bu)(bu)強填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)補(bu)(bu)強主(zhu)(zhu)要(yao)是各(ge)(ge)種類型(xing)的(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強度增加(jia)(jia)(jia)數十(shi)倍(bei)。有(you)時為了降低(di)成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)(jia)入相應(ying)的(de)各(ge)(ge)種添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種有(you)機(ji)過氧(yang)化(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法如(ru)圖所示。一次(ci)硫(liu)化的目的是進(jin)行高(gao)分子鏈的交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)化的目的是進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除(chu)硫(liu)化劑分解產物和(he)其他揮發性化合物以(yi)穩定硫(liu)化膠的各項(xiang)性能。常(chang)用的設備有開放式煉膠機、捏合機及真(zhen)空密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度(du)(du),且(qie)力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)(you)異。這對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩定(ding),在(zai)(zai)不(bu)加任(ren)何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)優(you)(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)(you)(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳(tan)等氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組(zu)織不(bu)粘連(lian),具有(you)抗凝(ning)血(xue)作用(yong),對(dui)肌(ji)體組(zu)織的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別(bie)適(shi)合作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達到1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同比(bi)分別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅橡膠的(de)(de)(de)(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根據(ju)(ju)觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究(jiu),增(zeng)(zeng)加有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用量(liang),可(ke)以大(da)幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對(dui)硅橡膠需求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵(li)自(zi)(zi)主品牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)(zi)主化(hua),《2012年(nian)度黨(dang)政(zheng)機關公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主品牌(pai)擴大(da)在政(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采購以合(he)資品牌(pai)產(chan)品為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供了保障。促進自(zi)(zi)主品牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用提供有力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非石(shi)(shi)(shi)油基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)(wei)石(shi)(shi)(shi)油價(jia)格的(de)(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術(shu)方面取得(de)突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷,但(dan)目(mu)前我國已(yi)發展成(cheng)為(wei)(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大國,這2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始低(di)于石(shi)(shi)(shi)油基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)(wei)大宗石(shi)(shi)(shi)油基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并(bing)開(kai)始大規模替代石(shi)(shi)(shi)油基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)(jiang)極(ji)大拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)消費(fei)。