
硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上通(tong)常連(lian)有(you)兩個有(you)機基團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基和(he)少量乙烯基的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基的(de)引入可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)能(neng),三氟丙基及氰基的(de)引入則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引入苯基后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也(ye)很突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承(cheng)受(shou)數周或更長時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)好,氧氣透過率在(zai)(zai)合成(cheng)聚(ju)合物(wu)中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)生理惰(duo)性(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)突出特性(xing),因此在(zai)(zai)醫用領域應(ying)用廣泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類(lei)的(de)(de)方(fang)法很多,通常按(an)固化(hua)前的(de)(de)形態分(fen)(fen)為固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)(he)液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體的(de)(de)不同(tong),可分(fen)(fen)為甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按(an)性能和(he)(he)用途(tu)的(de)(de)不同(tong)又可分(fen)(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(yi)用型(xing)等等。
發(fa)展史(shi)
硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比表面積的(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)實用(yong)階段,奠定了現代硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基礎(chu)。從二(er)甲基二(er)氯硅烷(wan)合成(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)產硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化(hua)研究始(shi)于1957年(nian)(nian),多(duo)家(jia)研究所和(he)企業陸續開(kai)發出各種硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅(gui)(gui)氧烷(wan)變成彈性(xing)(xing)體的(de)(de)(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高(gao)分(fen)子(zi)量的(de)(de)(de)聚(ju)甲(jia)基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)氧烷(wan)為(wei)(wei)生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫化(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是各種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可(ke)使(shi)硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍(bei)。有時(shi)為(wei)(wei)了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)(xing)能及賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加(jia)成反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加(jia)工成型(xing)方(fang)法如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行高分子鏈(lian)的(de)交聯反應;二次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行補充(chong)交聯、驅除(chu)硫(liu)(liu)化(hua)劑分解產物(wu)和其(qi)他揮發(fa)性化(hua)合(he)物(wu)以穩(wen)定硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)各項性能。常用(yong)的(de)設(she)備有開放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(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(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變(bian)化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可(ke)達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩定,在(zai)不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就(jiu)具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味(wei),無嗅,與人體組織不粘(zhan)連,具有(you)抗凝(ning)血作用(yong),對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常(chang)少(shao)。特(te)別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠(jiao)的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同(tong)比分別(bie)增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業硅橡膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)(yong)量約(yue)達(da)2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)(zeng)加有機硅材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)(yong)量,可以大(da)幅度(du)提高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅橡膠需求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主品牌(pai)(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主化,《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機關(guan)(guan)公(gong)務用(yong)(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)主品牌(pai)(pai)(pai)擴(kuo)大(da)在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份(fen)額,為改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購以合資(zi)品牌(pai)(pai)(pai)產(chan)品為主的(de)(de)(de)局面提供(gong)了保障(zhang)。促(cu)進(jin)自(zi)主品牌(pai)(pai)(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁(fan)榮將為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)(yong)提供(gong)有力(li)保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫硫(liu)化硅橡膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業將以年(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)大幅上漲,同時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原(yuan)(yuan)料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術方(fang)面取(qu)得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司(si)壟(long)斷(duan),但(dan)目前(qian)我(wo)國(guo)已(yi)發展(zhan)成(cheng)為全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大國(guo),這2個方(fang)面原(yuan)(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價格從2011年起開始低(di)于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極(ji)大拓展(zhan)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)市場空間,同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)消(xiao)費。