
硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)和氧(yang)(yang)原子(zi)(zi)交(jiao)替構成,硅(gui)原子(zi)(zi)上通常連有兩個有機基團的(de)橡(xiang)膠。普(pu)通的(de)硅(gui)橡(xiang)膠主要由含(han)甲基和少量乙烯(xi)基的(de)硅(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)節組成。苯(ben)基的(de)引入可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基及氰(qing)基的(de)引入則(ze)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能良好(hao)(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍能工(gong)作。引入苯(ben)基后,可(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能承受數周或更長(chang)時(shi)間仍有彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao)(hao),氧(yang)(yang)氣透過率(lv)在(zai)合成聚合物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠還具有生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)(yong)領域(yu)應用(yong)(yong)廣泛(fan)。
主要(yao)品種
硅(gui)橡膠分類(lei)的方法很(hen)多,通常按固化
前的(de)形態分(fen)為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫度(du)分(fen)為室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)單體的(de)不同,可(ke)(ke)分(fen)為甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能和(he)用(yong)途的(de)不同又可(ke)(ke)分(fen)為通用(yong)型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發(fa)展(zhan)史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)高比表面(mian)積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功(gong),使(shi)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍升到實用(yong)階(jie)段(duan),奠(dian)定了現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅烷(wan)合成開始生(sheng)產硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業(ye)(ye)化(hua)研究始于1957年(nian),多家研究所和企業(ye)(ye)陸續開發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷(wan)變(bian)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要以高(gao)分子量(liang)的(de)(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao),混入補(bu)強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補(bu)強主要是各(ge)種類型(xing)的(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特(te)殊的(de)(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)入相應(ying)的(de)(de)各(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)是各(ge)種有(you)機過氧化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)。
加工成(cheng)型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交(jiao)聯反(fan)應;二(er)次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)補充(chong)交(jiao)聯、驅除硫(liu)(liu)化劑分解產物和其(qi)他揮發性(xing)化合(he)物以穩定硫(liu)(liu)化膠的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設備有開放式煉膠機、捏合(he)機及真空密(mi)煉機。
主要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠顯(xian)著的(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠或(huo)某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)一半,但在200℃以(yi)上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且(qie)力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一般(ban)為-70~-50℃,特殊配(pei)方可(ke)達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這(zhe)對(dui)航空、宇航工業的(de)意義(yi)重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線(xian)等(deng)十(shi)分(fen)穩定,在不(bu)加任(ren)何添加劑的(de)情(qing)況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)良(liang)的(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠具(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠差(cha),但在150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。(6)耐油(you)及(ji)化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠具(ju)有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠對(dui)空氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠無毒,無味,無嗅,與(yu)人(ren)體組織不(bu)粘連(lian),具(ju)有(you)(you)抗(kang)凝血作用(yong)(yong),對(dui)肌體組織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合(he)作為醫用(yong)(yong)材(cai)料。
硅(gui)橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)(jia)有(you)(you)機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性(xing)能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都(dou)將推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)。國家鼓勵自(zi)(zi)(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)實現(xian)自(zi)(zi)(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關公(gong)務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)(zi)(zi)主(zhu)品牌擴大在政(zheng)府(fu)采購的(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改變目(mu)前國內(nei)政(zheng)府(fu)采購以合資品牌產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了保(bao)(bao)障(zhang)。促(cu)進(jin)自(zi)(zi)(zi)主(zhu)品牌發展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)(ti)供有(you)(you)力保(bao)(bao)障(zhang)。預測未來3年(nian),我國室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時我國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術方(fang)面取得突(tu)破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術在2005年前被(bei)幾家跨國公司壟(long)斷,但目前我國已(yi)發展(zhan)成(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大國,這2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)(wei)大宗石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始大規(gui)模替(ti)代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間(jian),同(tong)時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費(fei)。