
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅和氧原子交替(ti)構(gou)成(cheng),硅原子上通常連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含(han)甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅氧鏈節組(zu)成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫及耐油(you)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也(ye)很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工作(zuo),稍(shao)高(gao)于(yu)200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)承受數周或(huo)更(geng)長(chang)時間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透(tou)過(guo)率在(zai)(zai)合成(cheng)聚(ju)合物(wu)中(zhong)是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此在(zai)(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡膠分類的方法(fa)很多,通(tong)常(chang)按固化(hua)
前的形態分(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化溫度分(fen)(fen)為(wei)室(shi)溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所(suo)用(yong)單體(ti)的不同(tong),可分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能(neng)和用(yong)途的不同(tong)又可分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型、超(chao)耐(nai)(nai)低溫型、超(chao)耐(nai)(nai)高(gao)溫型、高(gao)強(qiang)力型、耐(nai)(nai)油型、醫(yi)用(yong)型等等。
發展史
硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。1945年,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采(cai)用高比(bi)表面積的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣相(xiang)法白(bai)炭(tan)黑補(bu)強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成(cheng)(cheng)功,使(shi)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性能躍升到(dao)(dao)實(shi)用階段,奠(dian)定了現代硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅烷合成(cheng)(cheng)開始生產(chan)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)業(ye)化(hua)研究始于1957年,多家研究所和(he)企業(ye)陸續(xu)開發出各(ge)種硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)(dao)2003年底(di),中國(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力(li)為135千(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅氧(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈(dan)性體的(de)(de)(de)過程(cheng)是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要以高分(fen)子量的(de)(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅氧(yang)烷(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)主要是各種類型的(de)(de)(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數(shu)十(shi)倍。有時(shi)為(wei)了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本(ben)或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊的(de)(de)(de)性能,也加(jia)入相應的(de)(de)(de)各種添(tian)加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各種有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖所示。一次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分子鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)聯反(fan)應(ying);二(er)次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑分解產物(wu)和(he)其他揮發(fa)性(xing)化合物(wu)以穩定(ding)硫(liu)化膠的(de)(de)各項性(xing)能。常(chang)用的(de)(de)設備(bei)有開放式(shi)煉膠機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)征是高溫(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強度(du)(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)高溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和表(biao)(biao)面硬度(du)(du),且力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯(xian)變(bian)化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)(biao)明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)(deng)十分穩定(ding)(ding),在(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia),就具有優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有優異的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)(hua)學(xue)(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有中(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體(ti)(ti)組(zu)織不(bu)粘連,具有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別適合作為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)(ju)中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分(fen)(fen)別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據(ju)(ju)觀研天下的(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)量(liang),可(ke)以(yi)(yi)大(da)幅(fu)度提(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安(an)全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)提(ti)高都將(jiang)(jiang)推動(dong)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求的(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)主品牌(pai)的(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實(shi)現自(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見(jian)稿(gao))》為(wei)(wei)自(zi)主品牌(pai)擴大(da)在政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)市場(chang)份額,為(wei)(wei)改變(bian)目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)以(yi)(yi)合(he)資品牌(pai)產品為(wei)(wei)主的(de)局面提(ti)供了保障(zhang)。促進自(zi)主品牌(pai)發展(zhan),國(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁(fan)榮將(jiang)(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)供有力保障(zhang)。預測(ce)未來3年(nian)(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠是重(zhong)要的(de)(de)(de)非石油(you)(you)(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠,約(yue)占非石油(you)(you)(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石油(you)(you)(you)(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同時我(wo)(wo)國(guo)在(zai)(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術方面(mian)取得突(tu)破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術在(zai)(zai)2005年(nian)前被幾(ji)家跨國(guo)公司壟(long)斷,但目前我(wo)(wo)國(guo)已(yi)發(fa)展成(cheng)為(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起開始低(di)于(yu)石油(you)(you)(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠,僅約(yue)為(wei)大(da)宗石油(you)(you)(you)(you)基橡(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠,并開始大(da)規(gui)模替代石油(you)(you)(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓展有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市(shi)場空間(jian),同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。