
硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧原子(zi)交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上通常連(lian)有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)含(han)甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫及耐油(you)性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫性(xing)(xing)能良好(hao),一(yi)般在(zai)(zai)-55℃下仍(reng)能工作。引入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后(hou),可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)能也(ye)很(hen)突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下可長期工作,稍(shao)高(gao)(gao)于(yu)200℃也(ye)能承(cheng)受數周(zhou)或更(geng)長時(shi)間仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時(shi)可耐300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝(ning)血的(de)(de)突(tu)出特(te)性(xing)(xing),因此(ci)(ci)在(zai)(zai)醫用(yong)(yong)領域應用(yong)(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的(de)方法很(hen)多,通常(chang)按固化
前的形態(tai)分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按硫化溫度分為室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按所(suo)用(yong)單體(ti)的不(bu)同,可分為甲基(ji)乙(yi)烯(xi)(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟(fu)硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按性能(neng)和用(yong)途的不(bu)同又(you)可分為通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比(bi)表面積的(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍(yue)升到實(shi)用階段(duan),奠定(ding)了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年,多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續開發出(chu)各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)(cheng)彈性體的過(guo)程(cheng)是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)的。它主(zhu)要(yao)以高分子(zi)量(liang)的聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填(tian)料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈性體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的補強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)各種類型(xing)的白(bai)炭(tan)黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了(le)降(jiang)低成(cheng)(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性能(neng)及賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種特殊的性能(neng),也加(jia)(jia)入(ru)相應的各種添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各種有(you)機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖所(suo)示。一次硫化(hua)的目(mu)的是進(jin)行高分(fen)子(zi)鏈的交(jiao)聯(lian)反應;二(er)次硫化(hua)的目(mu)的是進(jin)行補充(chong)交(jiao)聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發(fa)性化(hua)合物以穩(wen)定硫化(hua)膠的各(ge)項性能。常用(yong)的設(she)備有開放(fang)式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度僅是天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)(yi)半(ban),但(dan)在200℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻(bo)璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表明(ming)其低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業(ye)的(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭(chou)氧及(ji)(ji)紫外線等十(shi)分穩定(ding),在不(bu)(bu)加任何添加劑的(de)情況下(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二氧化碳(tan)等氣體(ti)的(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組(zu)織不(bu)(bu)粘連(lian),具(ju)有抗凝血(xue)作用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的(de)用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業協會統(tong)計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到(dao)1927.18萬輛(liang)和(he)(he)1930.64萬輛(liang),同比(bi)分(fen)別增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬t。根據觀研天(tian)下(xia)的(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有(you)機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)(he)單車(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平(ping)的(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)(bu)件實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年度(du)黨政(zheng)(zheng)機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在政(zheng)(zheng)府(fu)采購的(de)(de)市場份額,為(wei)改變(bian)目(mu)前國(guo)內政(zheng)(zheng)府(fu)采購以合資(zi)品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有(you)力保障。預測未來3年,我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)行(xing)業將以年均20%增(zeng)(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同(tong)時我(wo)國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)生(sheng)產技術方面(mian)取得突(tu)破(po),有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)生(sheng)產技術在2005年前被幾家跨國公司壟斷,但目前我(wo)國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)(da)國,這2個方面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開(kai)始低于(yu)石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)市場空(kong)間(jian),同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)消費。