
硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧原子交替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常連(lian)有兩個有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐高、低(di)溫性(xing)(xing)能,三(san)氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則(ze)可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低(di)溫性(xing)(xing)能良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能工作。引入(ru)(ru)苯基(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)能也很(hen)突出,在180℃下(xia)可長(chang)期工作,稍高于200℃也能承受數周或更長(chang)時(shi)間仍(reng)有彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過(guo)率在合成聚合物中是(shi)較高的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因(yin)此在醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)(fen)類的方法(fa)很多,通(tong)常按(an)(an)固(gu)化前的形態分(fen)(fen)(fen)為固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)硫化溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)(fen)為室溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)所用(yong)(yong)單(dan)體的不同,可(ke)(ke)分(fen)(fen)(fen)為甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)(an)性(xing)能和(he)(he)用(yong)(yong)途(tu)的不同又可(ke)(ke)分(fen)(fen)(fen)為通(tong)用(yong)(yong)型(xing)、超耐低(di)溫(wen)(wen)型(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等等。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠早(zao)期是由美國(guo)(guo)以三(san)氯(lv)化鐵為(wei)催(cui)化劑(ji)合成的。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠產(chan)(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比表面積的氣相法白炭(tan)黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的性能躍升(sheng)到實(shi)用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠生產(chan)(chan)技術的基(ji)礎(chu)。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的工(gong)業(ye)化研究(jiu)始于(yu)1957年,多(duo)家(jia)研究(jiu)所和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠。到2003年底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠生產(chan)(chan)能力為(wei)135千(qian)噸,其中高溫膠100千(qian)噸。
高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性體的過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的。它主要以高分子量的聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠,混(hun)入補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)橡膠的補強主要是(shi)(shi)各種(zhong)類型(xing)的白(bai)炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠的強度增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本(ben)或(huo)改(gai)善膠料性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各種(zhong)特(te)殊(shu)的性能,也(ye)加(jia)(jia)(jia)入相應的各種(zhong)添(tian)加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法(fa)如(ru)圖所示。一次(ci)硫(liu)化的目的是進(jin)行(xing)高分子鏈的交聯(lian)反(fan)應(ying);二次(ci)硫(liu)化的目的是進(jin)行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化劑分解產物(wu)和其他揮發性化合物(wu)以穩定硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的各項性能。常用的設備有開(kai)放式煉膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭(chou)氧及(ji)紫外線(xian)等十分穩定,在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二(er)氧化(hua)碳等氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組織不粘連(lian),具有(you)抗(kang)凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加有(you)機硅(gui)(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以大幅度提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵(li)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件實(shi)現(xian)自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)(zheng)機關(guan)公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌擴(kuo)大在(zai)政(zheng)(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)市(shi)場份(fen)額,為(wei)(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)內政(zheng)(zheng)府采(cai)購以合(he)資品(pin)(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)(pin)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提供(gong)了保(bao)障。促進(jin)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供(gong)有(you)力保(bao)障。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)價格的(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同時我國(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術方面取得(de)突破,有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前(qian)我國(guo)(guo)已發展成(cheng)為全球有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大國(guo)(guo),這(zhe)2個方面原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年起開始(shi)低于(yu)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約(yue)為大宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大拓展有機(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時將帶動硅(gui)油(you)(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂(zhi)等其他有機(ji)(ji)硅(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費。