
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)(yuan)子(zi)交替(ti)構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含(han)甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般(ban)在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突出,在180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數周或(huo)更長(chang)時(shi)間仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過(guo)率在合(he)成聚(ju)合(he)物(wu)中是較高的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫用領域應(ying)用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)橡膠分(fen)類的方法很多,通常按固化
前的形態分(fen)為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度(du)分(fen)為室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體的不(bu)同,可分(fen)為甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和用途(tu)的不(bu)同又可分(fen)為通(tong)用型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美(mei)國(guo)以(yi)三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑(ji)合成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用(yong)高(gao)比表(biao)面積的(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實(shi)用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產技術的(de)基礎(chu)。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)烷(wan)合成(cheng)開始(shi)生(sheng)(sheng)產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)工業化(hua)研究始(shi)于(yu)1957年,多家研究所和企業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產能(neng)力為135千(qian)(qian)噸(dun),其(qi)中高(gao)溫(wen)膠(jiao)100千(qian)(qian)噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要以高(gao)分(fen)子量(liang)的(de)聚(ju)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化劑(ji)(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)要是各(ge)種類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)本或(huo)(huo)改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種特殊(shu)的(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)(jia)入(ru)相應的(de)各(ge)種添(tian)加(jia)(jia)(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化劑(ji)(ji)是各(ge)種有(you)機過氧化物或(huo)(huo)加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反應催化劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所(suo)示。一次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)(jin)行(xing)高分子(zi)鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)(jin)行(xing)補充(chong)交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解(jie)產物和其他揮發(fa)性(xing)化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能。常(chang)用的(de)(de)設(she)備有開放式煉膠(jiao)機、捏合機及(ji)真空密(mi)煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天(tian)然橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半(ban),但(dan)在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為(wei)(wei)-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)(dui)(dui)航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加任何添(tian)加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)(dui)空氣、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳(tan)等氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組(zu)織(zhi)不(bu)粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝(ning)血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少(shao)。特(te)別(bie)適合作(zuo)為(wei)(wei)醫(yi)用(yong)(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡(xiang)膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年,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4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用量約(yue)達(da)2.0萬t。根(gen)據(ju)觀(guan)研天(tian)下的(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方面(mian)的(de)(de)用量,可(ke)以(yi)(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)用量水平的(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實現自主(zhu)化(hua),《2012年度黨政機關公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意(yi)見(jian)稿(gao))》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)(pai)擴大(da)在(zai)政府采購的(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)改變目前國(guo)(guo)內政府采購以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)局(ju)面(mian)提(ti)(ti)供(gong)了保障。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁(fan)榮(rong)將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用提(ti)(ti)供(gong)有(you)力保障。預(yu)測未來3年,我國(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)(ye)將以(yi)(yi)年均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)油(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同(tong)時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術方(fang)面取(qu)得突破,有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)(guo)已發展(zhan)成為(wei)全球有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo)(guo),這2個方(fang)面原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始低于石(shi)油(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模(mo)替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他(ta)有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消費(fei)。