
硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替(ti)構成(cheng),硅(gui)原(yuan)子上通常連有兩(liang)個(ge)有機(ji)基團的(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基和少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯(ben)(ben)基的(de)(de)引(yin)入可提高(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基及氰(qing)基的(de)(de)引(yin)入則可提高(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好(hao),一(yi)般在-55℃下仍能工(gong)(gong)作(zuo)。引(yin)入苯(ben)(ben)基后,可達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也(ye)很(hen)突出,在180℃下可長期工(gong)(gong)作(zuo),稍(shao)高(gao)于200℃也(ye)能承受數(shu)周或更長時間仍有彈(dan)性(xing)(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透過率(lv)在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫用領(ling)域(yu)應(ying)用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)類的(de)方法很(hen)多,通常按固(gu)化(hua)前(qian)的(de)形(xing)態分(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫度分(fen)為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所(suo)用(yong)單體的(de)不(bu)同,可分(fen)為(wei)甲基乙(yi)烯基硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途的(de)不(bu)同又(you)可分(fen)為(wei)通用(yong)型、超(chao)耐低溫型、超(chao)耐高溫型、高強力(li)型、耐油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三(san)氯化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合成(cheng)(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比(bi)表面積的(de)氣相法白炭黑(hei)補(bu)強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制(zhi)成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用(yong)階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)(cheng)開(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美(mei)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)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)(hua)研究(jiu)(jiu)始(shi)于1957年(nian),多(duo)家研究(jiu)(jiu)所和(he)企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧烷變(bian)成(cheng)彈性體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)(de)。它主要(yao)(yao)以高(gao)(gao)分子量的(de)(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao),混入補強填(tian)料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性體(ti)(ti)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)補強主要(yao)(yao)是(shi)各種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)(de)白(bai)炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度增加數十倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性能(neng)(neng)及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)(de)性能(neng)(neng),也加入相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)各種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)有機過(guo)氧化(hua)物(wu)或加成(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一(yi)次(ci)硫化(hua)的目的是(shi)進行(xing)高分(fen)子(zi)鏈的交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)硫化(hua)的目的是(shi)進行(xing)補(bu)充交(jiao)聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的各項性能(neng)。常(chang)用的設備有開放式(shi)煉(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)(wen)下硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅是天然橡(xiang)膠(jiao)或(huo)某些(xie)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅橡(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等十分穩定,在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)情(qing)況下,就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通用橡(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅橡(xiang)膠(jiao)對空氣、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳(tan)等氣體的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)膠(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)嗅,與人體組織不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用,對肌體組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別(bie)適合作(zuo)為醫(yi)用材料。
硅(gui)橡膠的用(yong)量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)協會統(tong)計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同(tong)比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用量約達2.0萬t。根據(ju)觀研天(tian)下的(de)(de)新研究,增(zeng)加有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部(bu)(bu)件方面的(de)(de)用量,可以(yi)大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用量水(shui)平的(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)橡(xiang)膠需(xu)求的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部(bu)(bu)件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公務用車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)政府采(cai)(cai)購的(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前(qian)國(guo)內(nei)政府采(cai)(cai)購以(yi)合資品(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保障(zhang)。促(cu)進自(zi)主(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用提(ti)供(gong)有力保障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠是重要的(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠,約占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠消費量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我國(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)在2005年前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目前我國(guo)(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面原因使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開(kai)始(shi)(shi)低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠,僅約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠,并開(kai)始(shi)(shi)大(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)產品的(de)(de)(de)(de)(de)消費。