
硅橡膠是(shi)(shi)指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)和氧原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上通常連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要(yao)由含(han)甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)性能,三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性能良好,一般在-55℃下仍能工作。引入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性能也很突(tu)出(chu),在180℃下可(ke)(ke)(ke)長期工作,稍高(gao)于(yu)200℃也能承受數周(zhou)或更長時間仍有彈性,瞬時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣性好,氧氣透(tou)(tou)過率在合(he)成聚合(he)物中是(shi)(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有生理惰(duo)性、不(bu)會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特性,因(yin)此(ci)在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類(lei)的方(fang)法很多,通(tong)常按固(gu)化
前的(de)形態分(fen)為(wei)(wei)固(gu)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液(ye)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用單體的(de)不同,可分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和(he)用途的(de)不同又可分(fen)為(wei)(wei)通用型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵(tie)為催(cui)化(hua)(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年,采用高比表面積的(de)氣(qi)相法白炭黑補(bu)強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升(sheng)到實用階(jie)段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)(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(wan)合(he)成(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化(hua)(hua)研(yan)究始(shi)于1957年,多家(jia)研(yan)究所和企業陸續開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千(qian)噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高(gao)溫(wen)硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)(wan)變成(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要以高(gao)(gao)分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)(wan)為生膠,混(hun)入補(bu)強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠的(de)(de)補(bu)強主(zhu)要是(shi)各(ge)(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強度(du)增加(jia)數(shu)十倍。有時為了降低成(cheng)本或改善膠料(liao)性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)(ge)種特殊(shu)的(de)(de)性(xing)能(neng),也(ye)加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)(ge)種有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所(suo)示(shi)。一次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反(fan)應;二(er)次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)(hua)(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性能。常(chang)用的(de)(de)設備有開放式(shi)煉膠機、捏合(he)機及真空密煉機。
主(zhu)要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強度僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一(yi)(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可(ke)達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空(kong)(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)(ji)紫外線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就(jiu)具有(you)(you)(you)優良(liang)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)(you)(you)優異的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及(ji)(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)(you)(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)(kong)氣、氮、氧、二(er)氧化(hua)碳等(deng)氣體(ti)(ti)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味(wei),無嗅(xiu),與人體(ti)(ti)組織不粘連,具有(you)(you)(you)抗(kang)凝血作用,對(dui)肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特(te)別(bie)適合(he)作為(wei)(wei)醫用材料。
硅(gui)橡膠的用(yong)量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協會(hui)統(tong)計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分(fen)別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀(guan)研(yan)(yan)天下的(de)新研(yan)(yan)究(jiu),增(zeng)加有機硅材(cai)料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)量,可(ke)以大幅(fu)度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水(shui)平的(de)提(ti)(ti)高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對(dui)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意(yi)見稿(gao))》為(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)擴(kuo)大在政(zheng)府采(cai)購的(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采(cai)購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主的(de)局面提(ti)(ti)供(gong)了保障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)(ti)供(gong)有力保障。預測(ce)未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲(zhang),同時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)(yuan)料(liao)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術方面取得(de)突破(po),有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已發展成(cheng)為(wei)全球(qiu)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這2個方面原(yuan)(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從(cong)2011年起(qi)開(kai)(kai)始(shi)低于石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)(kai)始(shi)大(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空(kong)間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費。