
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原子上通(tong)(tong)常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含(han)甲基(ji)和(he)少(shao)量(liang)乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引入可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引入則(ze)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油(you)性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)能良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能工(gong)(gong)作(zuo)。引入苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能也(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工(gong)(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能承受數周或更長(chang)時(shi)間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)性(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)(tou)過率在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通常按固(gu)化
前的(de)(de)形態分(fen)(fen)為固(gu)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫化溫(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用單體的(de)(de)不同,可(ke)分(fen)(fen)為甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能和(he)用途的(de)(de)不同又(you)可(ke)分(fen)(fen)為通用型、超耐低溫(wen)型、超耐高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵(tie)為(wei)催化(hua)劑合(he)(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合(he)(he)成(cheng)開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家有美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業化(hua)研究始于(yu)1957年(nian),多(duo)家研究所和企業陸續開發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力(li)為(wei)135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫(liu)化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷變成彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程(cheng)是(shi)(shi)經(jing)過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主要以高分(fen)子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)烷為生(sheng)膠(jiao),混入(ru)(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要是(shi)(shi)各種類型的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)(jia)數十(shi)倍(bei)。有時(shi)為了(le)降低成本或(huo)改善(shan)膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種特殊(shu)的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)(jia)入(ru)(ru)相應的(de)(de)各種添加(jia)(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各種有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)(jia)成反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方(fang)法如圖所示(shi)。一次硫(liu)化(hua)(hua)的目的是進行(xing)高分子鏈的交聯反應(ying);二次硫(liu)化(hua)(hua)的目的是進行(xing)補(bu)充交聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)分解產物和(he)其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的各項性能。常用的設備有開放式煉(lian)膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真(zhen)空密(mi)煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的特征(zheng)是(shi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的強度僅(jin)是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的一(yi)半,但在(zai)200℃以上的高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的意(yi)義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩定,在(zai)不加(jia)任(ren)何(he)添加(jia)劑(ji)的情況下(xia),就具有(you)優(you)良的耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的低溫(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等氣(qi)體的透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組(zu)織不粘連(lian),具有(you)抗凝血作用,對(dui)(dui)肌體組(zu)織的反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適(shi)合作為醫用材料。
硅(gui)橡膠的(de)用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比(bi)分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀研天(tian)下的(de)新研究,增加(jia)有機(ji)(ji)硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件方面的(de)用(yong)(yong)(yong)量,可(ke)以大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量和(he)單車(che)用(yong)(yong)(yong)量水平的(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件實現自主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政機(ji)(ji)關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)型目(mu)(mu)錄(lu)(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在政府采購的(de)市場(chang)份額(e),為(wei)改變目(mu)(mu)前國(guo)(guo)內政府采購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局面提(ti)供(gong)了保(bao)障(zhang)。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保(bao)障(zhang)。預(yu)測(ce)未來3年(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)行業(ye)將以年(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料(liao)有機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技術(shu)方面取得突破,有機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技術(shu)在2005年前(qian)被幾家(jia)跨國公(gong)司(si)壟斷,但目前(qian)我國已發展成(cheng)為全球有機硅(gui)(gui)單體第1大(da)(da)(da)國,這2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起開(kai)始低于石(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為大(da)(da)(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始大(da)(da)(da)規(gui)模替代石(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)(da)拓(tuo)展有機硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費(fei)。