
硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入則可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突(tu)(tu)出,在180℃下(xia)可長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)(neng)承受(shou)數周或更(geng)長(chang)時(shi)(shi)間(jian)仍有彈(dan)性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透過(guo)率在合(he)成聚(ju)合(he)物中(zhong)是較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有生(sheng)理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不會導(dao)致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)突(tu)(tu)出特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的(de)方法很多,通(tong)常按固化
前的(de)形態分為固(gu)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和(he)(he)液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)分為室溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體(ti)(ti)的(de)不(bu)同,可分為甲(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等(deng)(deng)(deng);按(an)性能和(he)(he)用(yong)途的(de)不(bu)同又可分為通用(yong)型(xing)、超(chao)(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)(chao)耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等(deng)(deng)(deng)等(deng)(deng)(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠早(zao)期是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)以三(san)氯化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠產品問世。1948年(nian),采用(yong)高比(bi)表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性能躍升到(dao)實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠生產技(ji)術(shu)的(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工業化(hua)(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所(suo)和企業陸續(xu)開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠生產能力(li)為135千噸,其(qi)中(zhong)高溫膠100千噸。
高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過程是經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高分(fen)子(zi)量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十倍。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入相應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種(zhong)有(you)機(ji)過氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一(yi)次硫化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)交聯反應;二次硫化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充交聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分解產(chan)物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設(she)備有開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)環境(jing)下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)度(du)一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)十分穩(wen)定,在(zai)(zai)不加任(ren)何添加劑的(de)(de)情況(kuang)下,就具(ju)(ju)有(you)(you)(you)優(you)良(liang)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)(you)優(you)異的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)也非(fei)(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下的(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)下,其(qi)物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)比(bi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人(ren)體(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)(ju)有(you)(you)(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)非(fei)(fei)常(chang)少(shao)。特別適合作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量(liang)
據(ju)中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷(xiao)分別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)用量約(yue)達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)(de)(de)新研究,增加有(you)機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)(de)用量,可(ke)以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)用量水平的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自主品牌的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)實(shi)現自主化,《2012年度黨(dang)政機關公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為自主品牌擴(kuo)大在(zai)政府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)市場份額,為改變(bian)目(mu)前國(guo)(guo)(guo)內政府采(cai)購(gou)以合資(zi)品牌產品為主的(de)(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)障。促(cu)進自主品牌發展,國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)(de)應用提(ti)供有(you)力保(bao)障。預測未(wei)來3年,我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將以年均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠是重要的(de)(de)非石(shi)油基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,約占非石(shi)油基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠消(xiao)費量(liang)的(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)油價格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我(wo)國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)關(guan)鍵原料有機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技術方(fang)面取得突破,有機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技術在2005年前(qian)被幾家跨國公(gong)司(si)壟斷(duan),但目(mu)前(qian)我(wo)國已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球有機硅(gui)(gui)單體第1大(da)國,這2個方(fang)面原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)價格(ge)從(cong)2011年起開始低于(yu)石(shi)油基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,僅約為大(da)宗(zong)石(shi)油基橡(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,并開始大(da)規模替代石(shi)油基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠。這將極(ji)大(da)拓展(zhan)有機硅(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其(qi)他有機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。