
硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上通常連(lian)有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯基(ji)的(de)引(yin)(yin)入可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)、低溫性能(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)引(yin)(yin)入則可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫性能(neng)良好,一般(ban)在-55℃下(xia)(xia)仍能(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)(yin)入苯基(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)熱性能(neng)也(ye)很突(tu)出,在180℃下(xia)(xia)可(ke)(ke)(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長(chang)時(shi)間仍有(you)彈(dan)性,瞬時(shi)可(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透氣(qi)性好,氧(yang)氣(qi)透過(guo)率在合成聚(ju)合物(wu)中是(shi)較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性、不會導致(zhi)凝血的(de)突(tu)出特(te)性,因此在醫用領(ling)域(yu)應用廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的方(fang)法很多,通常按固(gu)化
前(qian)的(de)形態(tai)分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)度分為室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用單體(ti)的(de)不同,可分為甲基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)(an)性能和(he)用途的(de)不同又(you)可分為通(tong)用型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡膠早期是(shi)由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為(wei)催化(hua)(hua)劑合成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡膠產(chan)品問(wen)世(shi)。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡膠研(yan)(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡膠的性能(neng)躍升到實(shi)用(yong)階段,奠定了(le)現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)橡膠生(sheng)產(chan)技術的基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡膠的國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠的工業(ye)化(hua)(hua)研(yan)(yan)究(jiu)始于(yu)1957年(nian),多家研(yan)(yan)究(jiu)所和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡膠。到2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠生(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千噸,其中高溫膠100千噸。
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚(ju)硅氧烷變(bian)成彈性體(ti)的(de)(de)過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主要以(yi)高分子量(liang)的(de)(de)聚(ju)甲基乙(yi)烯(xi)基硅氧烷為生膠(jiao)(jiao),混(hun)入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加熱加壓(ya)下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成彈性體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要是(shi)(shi)各種類(lei)型的(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加數十倍。有(you)時為了(le)降低成本或(huo)改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種特(te)殊的(de)(de)性能(neng),也加入相應的(de)(de)各種添加劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種有(you)機過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加成反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法(fa)如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)高(gao)分子鏈的(de)交聯反應;二次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)補充交聯、驅除(chu)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)設備有(you)開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉(lian)機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面(mian)硬(ying)度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業(ye)的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分(fen)穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)下(xia),其物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等氣(qi)(qi)體的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組(zu)織不粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)工(gong)業(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)工(gong)業(ye)(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究(jiu),增(zeng)(zeng)加有(you)(you)機硅材料在(zai)汽(qi)車(che)零部件(jian)方面的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang),可以大(da)幅度提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)車(che)產(chan)量(liang)(liang)和單車(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高都(dou)將推動(dong)汽(qi)車(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)車(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)零部件(jian)實現自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政(zheng)(zheng)機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)車(che)型目錄(征求意見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌擴大(da)在(zai)政(zheng)(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市場(chang)份額,為改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)供(gong)了保(bao)(bao)障。促進自主(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)車(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為汽(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)提(ti)(ti)供(gong)有(you)(you)力保(bao)(bao)障。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)行業(ye)(ye)將以年(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)(fei)量的(de)(de)98%。但因(yin)為石油(you)價格的(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上漲(zhang),同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生產技(ji)術方面(mian)(mian)取(qu)得(de)突破,有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生產技(ji)術在2005年(nian)前被幾(ji)家跨國(guo)公司(si)壟斷,但目前我(wo)國(guo)已發(fa)展(zhan)成(cheng)為全球有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單體第1大(da)(da)國(guo),這2個方面(mian)(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始低于(yu)石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)(yue)為大(da)(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始大(da)(da)規模替代石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)樹脂(zhi)等其他(ta)有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費(fei)(fei)。