
硅橡膠是指(zhi)主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子(zi)交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通(tong)常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含(han)甲基(ji)(ji)(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)引入(ru)可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)(ji)的(de)引入(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下(xia)可長期工作,稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承受數周或更(geng)長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透(tou)過率在(zai)合(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)物中是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠分類(lei)的方法很多,通(tong)(tong)常按(an)固化(hua)前的形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)硫化(hua)溫度(du)分為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,高溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)所用單體(ti)的不(bu)同,可分為(wei)甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠等;按(an)性(xing)能和用途的不(bu)同又(you)可分為(wei)通(tong)(tong)用型、超耐(nai)低溫型、超耐(nai)高溫型、高強(qiang)力型、耐(nai)油型、醫用型等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)(mei)國(guo)以三氯化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美(mei)(mei)國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研究始于1957年,多家研究所和企(qi)業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底(di),中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其中高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠是指聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性體的(de)(de)過程(cheng)是經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要以高(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧(yang)烷為(wei)生(sheng)膠,混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)補強(qiang)主要是各種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)本或改善(shan)膠料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)(de)性能,也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是各種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方(fang)法(fa)如圖所(suo)示。一次硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進(jin)(jin)行(xing)高分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)(de)交聯反應(ying);二(er)次硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進(jin)(jin)行(xing)補充交聯、驅除(chu)硫(liu)化劑分(fen)解產物和其他(ta)揮發(fa)性化合(he)物以穩(wen)定硫(liu)化膠的(de)(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)(de)設(she)備有開放式煉(lian)膠機、捏(nie)合(he)機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變(bian)化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明其低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及(ji)化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體組織(zhi)(zhi)不粘連,具有(you)抗(kang)凝血作(zuo)用(yong),對肌(ji)體組織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特(te)別適合作(zuo)為(wei)醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量(liang)
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業硅(gui)橡膠的(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研天(tian)下的(de)新研究(jiu),增加有(you)機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)量(liang),可(ke)以大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全性(xing)能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和單(dan)車(che)(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)提(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業對硅(gui)橡膠需(xu)求的(de)增加。國家(jia)鼓勵自(zi)主品(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自(zi)主化,《2012年度黨(dang)政機(ji)關(guan)公(gong)務(wu)用(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)型目錄(征求意見稿(gao))》為(wei)(wei)(wei)自(zi)主品(pin)牌擴(kuo)大在政府采(cai)(cai)購的(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)(wei)改變目前國內政府采(cai)(cai)購以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)(wei)(wei)主的(de)局面提(ti)供了保障。促進自(zi)主品(pin)牌發展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)繁榮將為(wei)(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)應用(yong)提(ti)供有(you)力保障。預測未來3年,我國室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)行業將以年均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非(fei)石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石油(you)(you)價(jia)(jia)格的(de)(de)(de)大幅上漲,同時我國(guo)在(zai)(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技術(shu)(shu)方面取得(de)突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技術(shu)(shu)在(zai)(zai)2005年前被幾家(jia)跨(kua)國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大國(guo),這2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年起開始低于石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大宗石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)(jia)的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大規模替代石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。