
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)硅和氧(yang)原子交(jiao)替構成,硅原子上(shang)通常連(lian)有兩(liang)個有機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。普通的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠主(zhu)要由(you)含甲基和少量乙烯基的(de)(de)硅氧(yang)鏈節(jie)組(zu)成。苯基的(de)(de)引入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙(bing)基及氰基的(de)(de)引入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好(hao),一般(ban)在-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入(ru)苯基后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出,在180℃下可(ke)長(chang)期工作,稍(shao)高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周(zhou)或(huo)更長(chang)時間仍有彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透(tou)過率在合成聚(ju)合物(wu)中是(shi)較(jiao)高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠還(huan)具有生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此(ci)在醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣(guang)泛(fan)。
主要(yao)品種
硅橡膠分(fen)類的方法很多,通常按固化
前的形態分(fen)為(wei)固體硅橡膠(jiao)和液體硅橡膠(jiao);按(an)硫化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化硅橡膠(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)硫化硅橡膠(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體的不(bu)同,可分(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡膠(jiao)、氟(fu)硅,腈硅橡膠(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)(yong)途的不(bu)同又(you)可分(fen)為(wei)通(tong)用(yong)(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以三氯化鐵為催化劑合成的。1945年,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年,采用高(gao)比(bi)表面(mian)積(ji)的氣相法(fa)白炭黑補(bu)強的硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功,使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性(xing)能(neng)躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的基礎(chu)。從二甲基二氯硅烷合成開(kai)始(shi)生產硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄(e)羅斯(si)、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)(he)中(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業化研(yan)(yan)究(jiu)始(shi)于1957年,多家研(yan)(yan)究(jiu)所和(he)(he)企業陸續開(kai)發出(chu)各(ge)種硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能(neng)力為135千噸,其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)(gui)氧烷變成彈性體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化成型的(de)(de)。它主要以高分(fen)子量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)氧烷為(wei)(wei)生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),混入補強填(tian)料、硫(liu)(liu)化劑(ji)(ji)等,在加熱(re)加壓(ya)下(xia)硫(liu)(liu)化成彈性體(ti)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加數十倍。有時為(wei)(wei)了降(jiang)低成本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)料性能及賦予(yu)硫(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)性能,也加入相應(ying)的(de)(de)各(ge)種添加劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)種有機過氧化物或(huo)加成反應(ying)催化劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型方法如(ru)圖(tu)所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)(xing)高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反(fan)應;二(er)次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)(xing)補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑分解(jie)產物(wu)和其他(ta)揮(hui)發性化(hua)合(he)物(wu)以穩定硫化(hua)膠的(de)(de)各項(xiang)性能。常(chang)用的(de)(de)設(she)備有開放式煉膠機(ji)(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)(ji)。
主(zhu)要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半(ban),但(dan)在(zai)200℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)紫外線(xian)等十分穩定(ding),在(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)(ji)的(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)(ju)有(you)優良的(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等的(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮(dan)、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等氣體(ti)(ti)的(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)不(bu)粘連(lian),具(ju)(ju)有(you)抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常(chang)少。特別適合作為醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分(fen)別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)用量(liang)約達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加(jia)有(you)機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)用量(liang),可以(yi)大(da)幅度(du)提(ti)(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性能(neng),因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)提(ti)(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠需求的(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵(li)自(zi)主品(pin)(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)實(shi)現自(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政機關(guan)公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)(pin)牌擴(kuo)大(da)在政府(fu)采購的(de)市場份額,為(wei)改變目前(qian)國(guo)內政府(fu)采購以(yi)合資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主的(de)局面提(ti)(ti)(ti)供了保障。促進自(zi)主品(pin)(pin)牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)應用提(ti)(ti)(ti)供有(you)力保障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲,同時我(wo)國(guo)在(zai)(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術方(fang)面(mian)取得(de)突破(po),有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術在(zai)(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟(long)斷,但目前我(wo)國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球(qiu)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第(di)1大(da)國(guo),這2個方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場(chang)空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)消(xiao)費。