
硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和氧原(yuan)子交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要(yao)由含甲(jia)基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的硅(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的引入可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的引入則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性能(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)熱性能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承(cheng)受數周(zhou)或更長時(shi)間仍有(you)(you)彈(dan)性,瞬時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以(yi)上(shang)的高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的透氣性好,氧氣透過率在(zai)(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物(wu)中是較高(gao)(gao)的。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理惰性、不會(hui)導致(zhi)凝(ning)血的突出特性,因此(ci)在(zai)(zai)醫用領域應(ying)用廣泛。
主(zhu)要品種
硅橡膠分類(lei)的方法很多,通常(chang)按固化
前的形態分為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)度分為(wei)室(shi)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用單體的不同,可分為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按性(xing)能(neng)和用途的不同又可分為(wei)通用型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合成(cheng)(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高(gao)(gao)比表(biao)面積的氣相法白炭黑補強(qiang)的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制(zhi)成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的性(xing)能躍升(sheng)到實用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技術的基礎(chu)。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的工業化研究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian),多家(jia)研究(jiu)所和企(qi)業陸(lu)續開發出(chu)各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力(li)為135千噸(dun),其(qi)中高(gao)(gao)溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指(zhi)聚(ju)(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷變(bian)成彈性(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)成型(xing)的(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高分子量的(de)聚(ju)(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷為(wei)生膠(jiao),混入補強填料(liao)(liao)、硫化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)各種類(lei)型(xing)的(de)白炭(tan)黑,可使硫化(hua)膠(jiao)的(de)強度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了(le)降低成本(ben)或改善膠(jiao)料(liao)(liao)性(xing)能及賦予硫化(hua)膠(jiao)各種特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)入相應的(de)各種添加(jia)劑(ji)。硫化(hua)劑(ji)是(shi)各種有機過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物或加(jia)成反應催化(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反(fan)應(ying);二次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產物(wu)和其他(ta)揮(hui)發性化(hua)合(he)物(wu)以穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠的(de)各(ge)項性能(neng)。常用的(de)設備(bei)有開放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真(zhen)空密(mi)煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是(shi)高(gao)溫穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫下硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬(ying)度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十(shi)分穩定(ding),在(zai)不(bu)加(jia)任(ren)何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,就具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫下,其物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫下硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與(yu)人體組(zu)織不(bu)粘連,具有(you)抗凝血(xue)作用,對肌(ji)體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)作為(wei)醫用材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的(de)用量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)(gong)業(ye)協會(hui)統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別(bie)達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同(tong)比分別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)(gong)業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)新研(yan)究,增加有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件方(fang)面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)(yi)(yi)大幅(fu)度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性(xing)能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠需求的(de)(de)增加。國家鼓勵自(zi)(zi)主品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan)(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)(zi)主化,《2012年(nian)度黨政機(ji)(ji)關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主品(pin)牌擴大在政府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目(mu)(mu)前(qian)國內政府采購以(yi)(yi)(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主的(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保障(zhang)。促進(jin)自(zi)(zi)主品(pin)牌發展(zhan)(zhan),國產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有(you)(you)力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我(wo)國室溫硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅橡(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非石油(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石油(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時(shi)我國(guo)(guo)(guo)在(zai)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機硅單(dan)體的(de)(de)生產技術(shu)(shu)方(fang)面取得(de)突破(po),有(you)(you)機硅單(dan)體的(de)(de)生產技術(shu)(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)(guo)公(gong)司壟斷,但(dan)目前我國(guo)(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機硅單(dan)體第1大國(guo)(guo)(guo),這2個方(fang)面原(yuan)因(yin)使硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開始低于石油(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大宗石油(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大規模替(ti)代石油(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大拓展(zhan)有(you)(you)機硅產業的(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶動(dong)硅油(you)、硅烷偶聯劑(ji)和硅樹脂(zhi)等其他有(you)(you)機硅產品的(de)(de)消費。