
硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈由硅(gui)和氧(yang)原子交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)原子上(shang)(shang)通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠主(zhu)要由含甲基和少量(liang)乙烯基的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可提高硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫性(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙基及氰(qing)基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則(ze)可提高硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)良好,一(yi)般在(zai)(zai)-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)工作。引(yin)入(ru)苯基后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可長(chang)期(qi)工作,稍高于200℃也能(neng)承(cheng)受(shou)數周(zhou)或(huo)更長(chang)時間仍(reng)(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在(zai)(zai)合成(cheng)聚合物中是(shi)較高的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠還(huan)具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫(yi)用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類(lei)的(de)方法很(hen)多,通常(chang)按固化(hua)(hua)前的(de)形(xing)態(tai)分(fen)(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按所用單體的(de)不同(tong),可(ke)分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)等;按性(xing)能和用途的(de)不同(tong)又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)通用型(xing)、超耐低(di)溫(wen)型(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用型(xing)等等。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)以三氯(lv)(lv)化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比表面積的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功(gong),使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能躍(yue)升到(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技(ji)術的(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)(lv)硅(gui)烷(wan)合成(cheng)開始生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)化研(yan)究始于(yu)1957年(nian)(nian),多家(jia)研(yan)究所(suo)和(he)企業(ye)陸續開發出各(ge)種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力(li)為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)烷變成彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)是(shi)經過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填料(liao)、硫化(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)(jia)(jia)壓(ya)下硫化(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是(shi)各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)(jia)(jia)數(shu)十倍(bei)。有時為了降低成本或(huo)(huo)改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)(jia)(jia)入相應(ying)的(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)(jia)(jia)劑。硫化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種(zhong)有機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或(huo)(huo)加(jia)(jia)(jia)(jia)成反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方法如(ru)圖所(suo)示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)高分(fen)(fen)子鏈的(de)交(jiao)(jiao)聯反(fan)應;二次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)補充交(jiao)(jiao)聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分(fen)(fen)解產物和其他揮發性化(hua)合(he)物以穩(wen)定(ding)硫(liu)化(hua)膠的(de)各項性能(neng)。常用的(de)設(she)備有開放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是(shi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對航(hang)(hang)空、宇航(hang)(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線等(deng)十分(fen)穩定(ding),在(zai)不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下,就(jiu)具(ju)(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人(ren)體組(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)(ju)有抗凝血作用(yong),對肌(ji)體組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作為醫用(yong)材(cai)料(liao)。
硅橡膠的用量
據(ju)(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到(dao)1927.18萬(wan)(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)(wan)輛,同比(bi)分別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬(wan)(wan)(wan)t。根(gen)據(ju)(ju)觀研天(tian)下的(de)新研究,增加(jia)有(you)機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方面(mian)的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以大(da)幅(fu)度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水平的(de)提高(gao)都(dou)將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠需(xu)求的(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵(li)自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實(shi)現自(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意(yi)見(jian)稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)(fu)采購的(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府(fu)(fu)采購以合資(zi)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主的(de)局面(mian)提供(gong)了保障(zhang)。促進自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮(rong)將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)(yong)(yong)提供(gong)有(you)力保障(zhang)。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的98%。但因為石(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格(ge)的大(da)(da)幅(fu)上(shang)漲,同(tong)時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的生(sheng)產(chan)技術方面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的生(sheng)產(chan)技術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已發(fa)展(zhan)(zhan)成(cheng)(cheng)為全球有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大(da)(da)國(guo),這2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)(da)拓展(zhan)(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)業的市場空間(jian),同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他(ta)有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)品的消費。