
硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧原(yuan)子(zi)(zi)交替(ti)構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)(zi)上(shang)通(tong)常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普(pu)通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)則(ze)可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更(geng)長時間(jian)仍(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)(qi)透(tou)過(guo)率在(zai)(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較(jiao)高的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因(yin)此在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分(fen)(fen)(fen)類的方法很多(duo),通常按(an)(an)固化前的形態分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)固體硅橡膠和(he)液體硅橡膠;按(an)(an)硫(liu)(liu)化溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅橡膠,高(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅橡膠;按(an)(an)所(suo)用單(dan)體的不(bu)同,可分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅橡膠,甲(jia)基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅橡膠、氟硅,腈硅橡膠等;按(an)(an)性能和(he)用途的不(bu)同又(you)可分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)通用型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑(ji)合成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產品問世。1948年(nian),采(cai)用高比表面積的氣相(xiang)法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的性能(neng)躍升(sheng)到(dao)實用階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)產技術(shu)的基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的工業化(hua)研究(jiu)始于1957年(nian),多家研究(jiu)所和企業陸續(xu)開發(fa)出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)產能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高溫膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)彈性體(ti)的(de)(de)過程是(shi)(shi)經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型的(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao),混入補(bu)強填料(liao)(liao)、硫(liu)化劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化成(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補(bu)強主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白(bai)炭黑(hei),可使硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)了降(jiang)低(di)成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料(liao)(liao)性能(neng)及賦(fu)予硫(liu)化膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性能(neng),也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化劑是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有機(ji)過氧化物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)反(fan)應催化劑。
加工成(cheng)型方法如圖所(suo)示。一次(ci)硫(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交聯反應;二(er)次(ci)硫(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化劑分解產物(wu)和其(qi)他揮發性(xing)化合(he)(he)物(wu)以穩定(ding)硫(liu)化膠(jiao)的(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)設(she)備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏(nie)合(he)(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征是(shi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半,但(dan)在200℃以上(shang)的(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定(ding)的(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對航空(kong)、宇航工業的(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)(deng)十分穩定(ding),在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)(you)優良(liang)的(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好(hao)。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織不(bu)粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血(xue)作用(yong),對肌(ji)體(ti)組(zu)織的(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特別適合(he)作為(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)協(xie)會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛(liang)(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang)(liang),同比(bi)分(fen)別增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有機硅材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大(da)幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產量(liang)(liang)和單車(che)用(yong)量(liang)(liang)水(shui)平的(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨政機關公務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型(xing)目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政府(fu)采(cai)購(gou)的(de)市場(chang)份額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)(guo)(guo)內政府(fu)采(cai)購(gou)以(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主的(de)局面提(ti)供(gong)了保障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)(ye)的(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有力保障。預測(ce)未來3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)價格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術方(fang)面取(qu)得突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被(bei)幾家(jia)跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已發展成為全球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國(guo),這2個方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年起開始低(di)于石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為廉(lian)價的(de)(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓(tuo)展有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)市(shi)場(chang)空間(jian),同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他(ta)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。