
硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧原(yuan)子交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)(shang)通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠主(zhu)要由含甲(jia)基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節(jie)組(zu)成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫性(xing)能(neng)良(liang)好(hao)(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承(cheng)受(shou)數周或更長時間(jian)仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao)(hao),氧氣透(tou)過率在(zai)合成聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠還(huan)具有(you)生(sheng)理惰(duo)性(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)橡膠(jiao)分類(lei)的(de)方法很多(duo),通常按(an)固化(hua)
前的形態(tai)分(fen)為固體硅(gui)橡(xiang)膠和液體硅(gui)橡(xiang)膠;按硫(liu)化(hua)溫(wen)度(du)分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠;按所用單(dan)體的不同(tong),可(ke)分(fen)為甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠等;按性能(neng)和用途的不同(tong)又可(ke)分(fen)為通用型(xing)(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高(gao)比表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升到實用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技(ji)術的(de)(de)基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年,多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續(xu)開發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力(li)為135千(qian)噸(dun),其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)
高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚(ju)(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧烷(wan)變(bian)成彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經(jing)過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主要以高(gao)分(fen)子量的(de)(de)聚(ju)(ju)甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混(hun)入補強填料、硫化(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫化(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要是各種類型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了(le)降(jiang)低成本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊(shu)的(de)(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)入相應的(de)(de)各種添(tian)加(jia)(jia)劑。硫化(hua)(hua)(hua)劑是各種有機過氧化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型(xing)方法如圖所示。一次(ci)硫化(hua)的目的是進(jin)行(xing)高分子鏈的交聯反應;二次(ci)硫化(hua)的目的是進(jin)行(xing)補(bu)充(chong)交聯、驅除硫化(hua)劑分解產物和其他(ta)揮(hui)發性(xing)化(hua)合物以(yi)穩定硫化(hua)膠的各項性(xing)能。常用的設(she)備有開放(fang)式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)僅(jin)是(shi)天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)保持(chi)一定的(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(biao)面(mian)硬(ying)度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及紫外(wai)線等十分穩(wen)定,在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘(zhan)連,具有抗凝(ning)血作用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少(shao)。特別(bie)適合(he)作為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會(hui)統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分(fen)別(bie)增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬t。根(gen)據觀(guan)研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增加有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可(ke)以(yi)大幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量和單車(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動(dong)汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)零部件(jian)實(shi)現(xian)自(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機(ji)關公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采購以(yi)合資品牌(pai)產(chan)(chan)品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供了(le)保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有(you)力保(bao)障。預(yu)測未來(lai)3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均20%增長(chang)。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)非石油基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),約占非石油基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)98%。但因為(wei)石油價(jia)(jia)格的(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關(guan)鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)生產技術(shu)方面取得突破,有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)生產技術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但目(mu)前我(wo)國(guo)已發(fa)展(zhan)成為(wei)全球有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大國(guo),這2個方面原(yuan)因使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價(jia)(jia)格從2011年(nian)起開始低于石油基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大宗石油基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成為(wei)廉(lian)價(jia)(jia)的(de)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),并(bing)開始大規模替代石油基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)。這將極大拓展(zhan)有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)市場空(kong)間,同(tong)時將帶動(dong)硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)樹(shu)脂等(deng)其他(ta)有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)產品的(de)消費。