
硅橡膠是指主鏈(lian)(lian)由硅(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)原子(zi)上(shang)通(tong)常連有兩(liang)個有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)橡膠。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡膠主要由含甲(jia)基(ji)和少量(liang)乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提高硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫(wen)性能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)橡膠耐(nai)(nai)低溫(wen)性能(neng)良(liang)好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性能(neng)也很(hen)突出,在180℃下(xia)可(ke)長(chang)(chang)期工作,稍高于200℃也能(neng)承受數周或更長(chang)(chang)時間仍有彈(dan)性,瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性好,氧(yang)氣(qi)透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡膠還具有生理(li)惰性、不(bu)會導(dao)致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)突出特性,因此(ci)在醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的方法很多,通常按固化(hua)(hua)前的形態分(fen)(fen)為固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)(hua)溫度分(fen)(fen)為室溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)單體(ti)(ti)的不同,可(ke)分(fen)(fen)為甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能(neng)和用(yong)(yong)途的不同又可(ke)分(fen)(fen)為通用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐低(di)溫型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐高溫型(xing)(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵(tie)為催化劑(ji)合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品(pin)問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面積的(de)氣相(xiang)法白炭黑補(bu)強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)性能(neng)躍升(sheng)到實用(yong)階(jie)段(duan),奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產技(ji)術的(de)基礎(chu)。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)工業化研(yan)(yan)究始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)(yan)究所和企(qi)業陸續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠是指聚硅氧烷(wan)變(bian)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)過程是經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷(wan)為生膠,混入補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱(re)加壓(ya)下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡膠的(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是各種類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強度增加數十倍。有時為了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各種特殊的(de)(de)性(xing)能(neng),也加入相應的(de)(de)各種添(tian)加劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各種有機過氧化(hua)(hua)物(wu)或(huo)加成(cheng)(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法如(ru)圖(tu)所示。一次(ci)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)的目(mu)的是進(jin)行高分(fen)子鏈(lian)的交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)的目(mu)的是進(jin)行補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑分(fen)解產(chan)物和其(qi)他揮發性化(hua)合(he)物以(yi)穩(wen)定硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠的各項性能(neng)。常用的設(she)備有開放式煉膠機(ji)(ji)、捏合(he)機(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變(bian)化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭氧及紫外線等十分穩(wen)定(ding),在不加任何(he)添加劑(ji)的(de)(de)(de)情(qing)況下,就具有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮、氧、二(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)等氣體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組織(zhi)(zhi)不粘連,具有(you)抗凝血作(zuo)用,對肌體(ti)組織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠的用(yong)量
據(ju)中國汽車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業協會(hui)統(tong)計,2012年(nian),汽車(che)(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)(wan)(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)(wan)(wan)輛(liang),同比(bi)分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業硅橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)(wan)(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)新研究,增加有機(ji)(ji)硅材料(liao)在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)用(yong)量,可以(yi)(yi)大幅度提(ti)高汽車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性(xing)能,因(yin)此,汽車(che)(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)提(ti)高都將推動汽車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業對硅橡膠(jiao)需求(qiu)(qiu)的(de)(de)增加。國家(jia)鼓勵自主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現(xian)自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機(ji)(ji)關(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)(qiu)意(yi)見(jian)稿(gao))》為(wei)自主(zhu)品(pin)(pin)牌擴(kuo)大在(zai)政府采購的(de)(de)市(shi)場(chang)份(fen)額,為(wei)改變目前(qian)國內政府采購以(yi)(yi)合資品(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促(cu)進(jin)自主(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國產汽車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保障。預測未(wei)來3年(nian),我國室溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)行業將以(yi)(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的非石(shi)油(you)(you)(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)(you)(you)價格的大幅上漲(zhang),同時我國在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的關鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)的生產技術方(fang)面取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)的生產技術在2005年前(qian)被(bei)幾家跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)第1大國,這2個方(fang)面原(yuan)因(yin)使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的價格從2011年起開始低于石(shi)油(you)(you)(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大宗石(shi)油(you)(you)(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開始大規(gui)模替代(dai)石(shi)油(you)(you)(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)(jiang)極(ji)大拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)產業的市場空間,同時將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)油(you)(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和(he)硅(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)產品的消(xiao)費。