
硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)則可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)(ye)很(hen)突出(chu),在(zai)(zai)180℃下(xia)可長(chang)期工作,稍高于200℃也(ye)(ye)能(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過(guo)率(lv)在(zai)(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物中是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝(ning)血的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因(yin)此在(zai)(zai)醫(yi)用領域(yu)應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很多(duo),通常按固(gu)化
前的(de)形(xing)態(tai)分(fen)為固(gu)體(ti)(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)溫度分(fen)為室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體(ti)(ti)(ti)的(de)不同(tong),可分(fen)為甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)不同(tong)又可分(fen)為通用(yong)型、超(chao)(chao)耐(nai)低溫型、超(chao)(chao)耐(nai)高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐(nai)油型、醫用(yong)型等等。
發(fa)展史
硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵(tie)為(wei)催化(hua)劑合成(cheng)的(de)。1945年,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采用高(gao)比表(biao)面積(ji)的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成(cheng)功,使硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階(jie)段(duan),奠定(ding)了現(xian)代硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基礎(chu)。從(cong)二甲基二氯硅烷合成(cheng)開始生(sheng)產(chan)(chan)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)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)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)(yan)究始于1957年,多家(jia)研(yan)(yan)究所和企業陸續開發出各種硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為(wei)135千噸,其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成彈性(xing)體的(de)(de)過程(cheng)是經過高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下(xia)硫化(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各(ge)(ge)種(zhong)類(lei)型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加數十倍。有時為(wei)了降低成本或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也加入相應的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加劑(ji)。硫化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加成反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示(shi)。一次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行高分子鏈(lian)的(de)交聯反應(ying);二次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行補充(chong)交聯、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物和其(qi)他揮發(fa)性化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)各(ge)項性能。常用的(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度(du)(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)(yi)。這對航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫(zi)外線等十分穩(wen)定,在不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)情(qing)況下,就(jiu)具(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異(yi)(yi)的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下,其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與(yu)人體(ti)組織不粘連,具(ju)有抗凝血作用,對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適合(he)(he)作為醫用材料。
硅(gui)橡膠(jiao)的(de)用量
據(ju)中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會統(tong)計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同(tong)比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新(xin)研究,增加有機(ji)硅(gui)(gui)材(cai)料在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量,可以大(da)幅度提高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因(yin)此(ci),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)提高都將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增加。國(guo)(guo)家(jia)鼓(gu)勵(li)自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現(xian)自主(zhu)化,《2012年度黨(dang)政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在政(zheng)府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府(fu)采(cai)購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提供(gong)了保障(zhang)。促(cu)進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提供(gong)有力保障(zhang)。預測未來3年,我國(guo)(guo)室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以年均20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大幅上漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在2005年(nian)前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)公(gong)司壟(long)斷,但目(mu)前(qian)我國(guo)已發(fa)展成(cheng)為(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo),這2個方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)市場(chang)空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。