
硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)(zi)交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)(zi)上通常連有(you)(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)(you)機(ji)基團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基和(he)少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節(jie)組成(cheng)(cheng)。苯基的(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基及(ji)氰基的(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良(liang)好,一(yi)般在-55℃下仍能(neng)工作。引入(ru)苯基后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出,在180℃下可(ke)(ke)長(chang)(chang)期工作,稍高于200℃也(ye)能(neng)承受(shou)數周或更長(chang)(chang)時間(jian)仍有(you)(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)(you)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅橡膠分(fen)類的方法很(hen)多,通常按固化
前的(de)形態(tai)分(fen)為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按硫化(hua)溫度分(fen)為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按所用單體(ti)(ti)的(de)不同(tong),可(ke)分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)等(deng);按性能(neng)和用途的(de)不同(tong)又(you)可(ke)分(fen)為(wei)通用型、超耐(nai)低溫型、超耐(nai)高(gao)溫型、高(gao)強(qiang)力型、耐(nai)油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)早期是(shi)由美國(guo)以(yi)三氯(lv)化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)產品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比(bi)表面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到(dao)實(shi)用(yong)階(jie)段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄(e)羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)化研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究(jiu)所和(he)企業(ye)陸續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)產能力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠(jiao)
高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)(ju)硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的(de)。它(ta)主要(yao)以高分子量的(de)聚(ju)(ju)甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫化(hua)劑等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓(ya)下硫化(hua)成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)(qiang)主要(yao)是(shi)各種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫化(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性能(neng)及賦予硫化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性能(neng),也加(jia)(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)(jia)劑。硫化(hua)劑是(shi)各種(zhong)有機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑。
加工成型(xing)方法(fa)如(ru)圖(tu)所(suo)示。一次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分子(zi)鏈(lian)的(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)(hua)合物以(yi)穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)或(huo)某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境下,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)(yi)。這對(dui)航空、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及紫(zi)外線(xian)等(deng)十分穩定,在不加(jia)任何(he)添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)優(you)異(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下,其物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體組織(zhi)不粘連,具有(you)抗凝(ning)血(xue)作用(yong),對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少(shao)。特別(bie)適(shi)合(he)作為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠的(de)用(yong)量約達2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)新(xin)研究,增加(jia)(jia)有(you)機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)用(yong)量,可以(yi)(yi)大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)用(yong)量水平(ping)的(de)提(ti)高(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)對(dui)硅(gui)(gui)橡膠需求的(de)增加(jia)(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關(guan)(guan)公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(lu)(征求意見(jian)稿)》為自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政府采(cai)購的(de)市場(chang)份(fen)額,為改(gai)變目前國(guo)(guo)內政府采(cai)購以(yi)(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)局面提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)(ye)(ye)的(de)繁(fan)榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有(you)力保(bao)障。預測未來3年(nian),我(wo)國(guo)(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)(gui)橡膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大幅(fu)上(shang)漲,同時我(wo)國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術方(fang)面(mian)取(qu)得突破(po),有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但(dan)目前(qian)我(wo)國已(yi)發展成(cheng)為全(quan)球有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大國,這(zhe)2個方(fang)面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始(shi)低(di)于(yu)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大宗(zong)石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大規(gui)模替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大拓展有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將帶(dai)動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。