
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基團的(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含(han)甲基和少(shao)量乙烯基的(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基的(de)引入可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)能(neng),三氟丙基及氰基的(de)引入則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)(gong)作。引入苯基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工(gong)(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受數周或更(geng)長時間仍有(you)彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)好,氧氣透過率在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理(li)惰(duo)性(xing)、不(bu)會導(dao)致凝血的(de)突出特(te)性(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的(de)方(fang)法很(hen)多,通常按(an)固化(hua)
前的(de)形態分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化溫(wen)度分為室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單體(ti)的(de)不(bu)同(tong),可分為甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)性能和用途(tu)的(de)不(bu)同(tong)又(you)可分為通用型、超耐低溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力型、耐油型、醫(yi)用型等(deng)等(deng)。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑(ji)合成的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采(cai)用高(gao)比表面積的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性(xing)能躍(yue)升(sheng)到實用階(jie)段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業化研(yan)究始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所和企業陸續開發出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力(li)為135千(qian)噸(dun),其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅氧烷變成彈性(xing)體的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)。它(ta)主要以高(gao)分子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯(xi)基硅氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)成彈性(xing)體。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降(jiang)低(di)成本(ben)或(huo)改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及(ji)賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有(you)機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法(fa)如圖所(suo)示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的目的是(shi)進行高分子鏈的交聯反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的目的是(shi)進行補(bu)充交聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產(chan)物和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以穩(wen)定硫(liu)化(hua)(hua)膠的各項性(xing)能。常(chang)用的設備有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是高溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半(ban),但(dan)在200℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保(bao)持(chi)一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達(da)-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這(zhe)對航(hang)空、宇(yu)航(hang)工(gong)業的(de)(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫外線(xian)等十(shi)分穩定,在不加任何(he)添加劑(ji)的(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具有(you)(you)(you)優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)優異的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高溫(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)中等的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人(ren)體組(zu)織不粘連,具有(you)(you)(you)抗凝血(xue)作用,對肌(ji)體組(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適(shi)合作為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量(liang)
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別(bie)增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠(jiao)的用(yong)量約達(da)2.0萬t。根據觀研天下的新(xin)研究,增加有(you)機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方(fang)面(mian)的用(yong)量,可以(yi)(yi)大幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的提(ti)高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對(dui)硅橡膠(jiao)需求(qiu)的增加。國家(jia)鼓勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實(shi)現自主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大在(zai)政府(fu)采購的市場份額,為改變目前國內政府(fu)采購以(yi)(yi)合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為主(zhu)(zhu)(zhu)的局面(mian)提(ti)供了保障。促進(jin)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的應(ying)用(yong)提(ti)供有(you)力保障。預測未來3年(nian),我國室溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我(wo)國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)方(fang)面取得突破,有機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)在2005年前被幾家跨(kua)國公司壟斷,但目(mu)前我(wo)國已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球(qiu)有機硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國,這(zhe)2個方(fang)面原因使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于(yu)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓(tuo)展有機硅(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其(qi)他有機硅(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。