
硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈(lian)由(you)(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通(tong)常連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普(pu)通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由(you)(you)含甲基(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引入可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫(wen)性能,三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入則可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低(di)溫(wen)性能良(liang)好,一般(ban)在-55℃下仍(reng)能工作。引入苯(ben)基(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱性能也(ye)(ye)很(hen)突出,在180℃下可(ke)長(chang)期(qi)工作,稍(shao)高于200℃也(ye)(ye)能承受數周或更長(chang)時(shi)間仍(reng)有彈性,瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣性好,氧氣透(tou)過率在合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物中(zhong)是(shi)較高的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有生理(li)惰性、不會(hui)導致凝(ning)血的(de)(de)突出特性,因此在醫(yi)用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠分(fen)類的方法很多,通常按固化
前(qian)的(de)(de)形(xing)態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)單(dan)體(ti)的(de)(de)不同,可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按性能和用(yong)(yong)途的(de)(de)不同又可分(fen)為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強(qiang)力(li)型(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)為(wei)催化(hua)(hua)劑合成的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采用(yong)(yong)高比表(biao)面積(ji)的(de)(de)(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功(gong),使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用(yong)(yong)階段,奠定(ding)了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術(shu)的(de)(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合成開始生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)化(hua)(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所和(he)企業(ye)陸續(xu)開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能(neng)力為(wei)135千(qian)噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠是(shi)(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分子量的(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷為(wei)生膠,混入(ru)補強填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠的(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)各種類型(xing)的(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠的(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍(bei)。有(you)時為(wei)了降低(di)成(cheng)本或改善(shan)膠料性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠各種特(te)殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入(ru)相應(ying)的(de)各種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種有(you)機過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法(fa)如圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二(er)次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)補(bu)充交聯、驅(qu)除硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)分解產物和(he)其他揮發(fa)性(xing)化(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項(xiang)性(xing)能。常用的(de)(de)設備有開放(fang)式煉膠(jiao)機、捏合機及真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十(shi)分穩定,在不加(jia)任(ren)何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有優(you)異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)(hua)(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與(yu)人體組織不粘(zhan)連(lian),具有抗凝血作用,對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為醫(yi)用材(cai)料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)(gong)業(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可(ke)以大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)(gong)業(ye)對硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國家(jia)鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機(ji)關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見(jian)稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大在政府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)改變(bian)目(mu)前國內(nei)政府采購以合(he)資(zi)品(pin)牌產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局(ju)面(mian)提供了保障。促進(jin)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌發展,國產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保障。預測未(wei)來3年(nian),我國室(shi)溫硫化硅橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非(fei)石油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)在(zai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有機硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生產(chan)技術方面(mian)取得(de)突破,有機硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生產(chan)技術在(zai)2005年前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)(wei)全球(qiu)有機硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大(da)國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從(cong)2011年起開(kai)始(shi)低于石油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)宗石油(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)規(gui)模替代石油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)(jiang)極(ji)大(da)拓展(zhan)有機硅(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同時將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其(qi)他(ta)有機硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。