
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有(you)(you)(you)兩個有(you)(you)(you)機基(ji)團(tuan)的(de)橡膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)橡膠(jiao)主(zhu)要由(you)含(han)甲基(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)的(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)的(de)引(yin)(yin)入可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)(yin)入則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)(ji)耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能良好,一(yi)般在-55℃下(xia)仍能工作(zuo)。引(yin)(yin)入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很(hen)突出,在180℃下(xia)可長期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能承受(shou)數周或更長時(shi)間仍有(you)(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率(lv)在合成聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)橡膠(jiao)還具有(you)(you)(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)分(fen)類的(de)方法(fa)很多,通常按(an)固(gu)化(hua)前的(de)形(xing)態分(fen)為固(gu)體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)所用(yong)單體的(de)不同,可分(fen)為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能和用(yong)途的(de)不同又(you)可分(fen)為通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采(cai)用高比表(biao)面積的(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升(sheng)到(dao)(dao)實用階段,奠定(ding)了現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技(ji)術的(de)基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯(lv)硅烷(wan)合(he)成(cheng)開始(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年,多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續開發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)(dao)2003年底,中國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能(neng)力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)
高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它(ta)主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)(de)聚(ju)甲(jia)基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao),混入補強填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)各種類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度(du)增(zeng)加(jia)(jia)數十倍。有時(shi)為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)(xing)能及(ji)賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)各種添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各種有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所示。一次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯反應(ying);二次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行(xing)補充交聯、驅(qu)除(chu)硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物和其他揮(hui)發(fa)性化(hua)(hua)合物以(yi)穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設(she)備有(you)開(kai)放(fang)式煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要(yao)性能(neng)
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)(biao)面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異。這對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等(deng)十(shi)分穩定,在(zai)不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia),就(jiu)具有優(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(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)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧、二(er)氧化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅(xiu),與人(ren)體組織(zhi)(zhi)不粘(zhan)連,具有抗凝血作用(yong),對肌體組織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少(shao)。特(te)別適合(he)作為醫用(yong)材(cai)料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量
據中(zhong)國(guo)(guo)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計(ji),2012年,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比(bi)分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機硅(gui)材料在汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅度提高汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性能,因此(ci),汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的(de)提高都(dou)將(jiang)推動汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)需(xu)求的(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現自主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政機關公務(wu)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)擴(kuo)大在政府采購的(de)市場(chang)份額(e),為(wei)改變(bian)目前國(guo)(guo)內(nei)政府采購以(yi)合(he)資品牌(pai)產品為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)局面提供了保障。促進自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)發展,國(guo)(guo)產汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)(yong)提供有力保障。預測未來(lai)3年,我(wo)國(guo)(guo)室溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)在汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技(ji)術方面(mian)取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技(ji)術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公(gong)司壟斷,但(dan)目前(qian)我(wo)國(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個(ge)方面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)起開始低于(yu)石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)(wei)大(da)宗(zong)石(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場(chang)空間(jian),同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。