
硅橡膠是指主(zhu)(zhu)鏈由硅和氧原子交替構成,硅原子上通常(chang)連有兩(liang)個(ge)有機(ji)基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)(zhu)要由含甲基(ji)和少(shao)量(liang)乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硅氧鏈節(jie)組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引入可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)(neng)承受數(shu)周或更(geng)長時(shi)間仍有彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率(lv)在(zai)合(he)成聚合(he)物中(zhong)是較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因(yin)此在(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(chang)按(an)固化
前的(de)(de)形(xing)態分(fen)(fen)為固體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)所用(yong)單(dan)體的(de)(de)不(bu)同,可分(fen)(fen)為甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用(yong)途的(de)(de)不(bu)同又可分(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由美國以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合(he)(he)成的。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問(wen)世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比表面(mian)積的氣相法(fa)白(bai)炭黑(hei)補強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能躍(yue)升(sheng)到(dao)實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯(lv)硅(gui)烷合(he)(he)成開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國家有美國。俄羅斯、德(de)國、日(ri)本、韓國和中國等。中國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業化(hua)(hua)研(yan)究始于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究所和企業陸續(xu)開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸,其(qi)中高溫膠(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚硅氧烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)過程(cheng)是(shi)(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)聚甲(jia)基乙(yi)烯基硅氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)補(bu)強填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑(hei),可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度增加(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了(le)降低成(cheng)本(ben)或(huo)改(gai)善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入(ru)相應(ying)的(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)有機(ji)過氧化(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方(fang)法如圖所(suo)示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交聯反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行補(bu)充交聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物(wu)和其他揮發性(xing)化(hua)合(he)物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)各項(xiang)性(xing)能。常用的(de)設備有開放式煉膠機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)、回(hui)彈性(xing)和表面硬度,且力學性(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方(fang)可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等(deng)(deng)十分穩定(ding),在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠具有優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)和耐(nai)電弧性(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。(6)耐(nai)油及化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠具有中(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織不粘連,具有抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)非常(chang)少(shao)。特(te)別適合作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用(yong)量
據(ju)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業協會(hui)統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(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(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用量約達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)新(xin)研究,增(zeng)加有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)用量,可以(yi)大(da)幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)用量水平(ping)的(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自主品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)實現自主化,《2012年度(du)黨政機關(guan)公(gong)務(wu)用車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自主品(pin)(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政府采(cai)購(gou)的(de)(de)市場份額(e),為(wei)改變目前(qian)國(guo)(guo)(guo)內政府采(cai)購(gou)以(yi)合(he)資(zi)品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主的(de)(de)局(ju)面(mian)提供了保(bao)障。促(cu)進自主品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用提供有力(li)保(bao)障。預測未來3年,我(wo)國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業將以(yi)年均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡膠是(shi)重要(yao)的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠,約占非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠消(xiao)費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油價格(ge)(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我國(guo)(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有機硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方面取(qu)得突破,有機硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在(zai)2005年前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)(guo)(guo)公(gong)司壟斷,但目前(qian)我國(guo)(guo)(guo)已發展(zhan)(zhan)成(cheng)為全球(qiu)有機硅(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國(guo)(guo)(guo),這(zhe)2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)(de)價格(ge)(ge)從2011年起(qi)開始低于(yu)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠,僅約為大(da)宗石(shi)(shi)油基(ji)(ji)(ji)橡膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡膠,并開始大(da)規模替(ti)代石(shi)(shi)油基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)(zhan)有機硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其(qi)他有機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費。