
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)(you)硅(gui)和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通常連有(you)(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)(you)含甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下仍能(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu),在180℃下可(ke)長(chang)(chang)期工作,稍(shao)高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數(shu)周或更長(chang)(chang)時間(jian)仍有(you)(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在合(he)成聚合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing)(xing)(xing),因此在醫用領域應(ying)用廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分類的方法很多,通常按(an)固化前的形態分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化溫度分為室(shi)溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用單(dan)體(ti)的不同(tong),可(ke)分為甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性能(neng)和(he)用途(tu)的不同(tong)又可(ke)分為通用型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫(yi)用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三(san)氯(lv)(lv)化鐵為催(cui)化劑合(he)成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采用高比(bi)表面積(ji)的(de)(de)氣(qi)相法(fa)白炭(tan)黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功(gong),使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)始生(sheng)(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化研(yan)(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)(yan)究所和(he)企業(ye)陸(lu)續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠是指聚硅氧烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它(ta)主(zhu)要以高(gao)分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧烷(wan)為生膠,混入補強填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠的(de)(de)補強主(zhu)要是各(ge)種類型的(de)(de)白(bai)炭黑(hei),可(ke)使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)數(shu)十倍。有時為了降低成(cheng)本(ben)或(huo)改(gai)善膠料性(xing)(xing)能及賦予(yu)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠各(ge)種特殊(shu)的(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑是各(ge)種有機過氧化(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交聯反(fan)應;二次(ci)硫(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化劑分解產(chan)物和其他揮(hui)發性化合(he)物以穩(wen)定(ding)硫(liu)化膠的(de)各(ge)項性能。常(chang)用的(de)設(she)備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真空(kong)密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)和表面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)化溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)(you)異(yi)。這(zhe)對航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等十分穩定(ding)(ding),在不(bu)加任(ren)何添(tian)加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)(you)(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮(dan)、氧、二氧化碳等氣體的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅(xiu),與人(ren)體組(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具有抗(kang)凝血(xue)作(zuo)用(yong),對肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合(he)作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年(nian)(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠的(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀(guan)研天(tian)下(xia)的(de)新研究,增加有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面(mian)的(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅(fu)度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安(an)全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對(dui)硅橡膠需求(qiu)的(de)增加。國家鼓勵(li)自主品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實(shi)現自主化,《2012年(nian)(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為自主品(pin)牌(pai)擴大(da)在政(zheng)府采(cai)購的(de)市場份額,為改變目(mu)前國內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為主的(de)局面(mian)提供了保障。促進自主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)(yong)提供有力保障。預(yu)測未(wei)來3年(nian)(nian)(nian),我國室溫硫化硅橡膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)消(xiao)(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技術(shu)方(fang)面取(qu)得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技術(shu)在(zai)2005年前被幾家跨國公司壟斷,但目前我國已發(fa)展成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開(kai)始低于石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),并開(kai)始大(da)規(gui)模(mo)替(ti)代(dai)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)(xiao)費。