
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)和氧原子交替構成,硅(gui)原子上通(tong)常連有兩(liang)個有機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)和少(shao)量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)作。引(yin)入苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也很(hen)突出,在180℃下(xia)可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數(shu)周或更長時間(jian)仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率在合(he)(he)成聚合(he)(he)物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)橡膠分類的方法很多,通常(chang)按固(gu)化
前的形態分(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室(shi)溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所(suo)用單體的不(bu)同,可(ke)分(fen)為(wei)甲(jia)基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基苯基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)性能和用途的不(bu)同又可(ke)分(fen)為(wei)通用型、超耐低溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力型、耐油型、醫用型等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以(yi)三氯化鐵為(wei)催化劑合(he)成的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采用高比表面積的氣相(xiang)法白炭黑(hei)補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性(xing)能躍(yue)升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術的基礎(chu)。從(cong)二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)始(shi)生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)(guo)家(jia)(jia)有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業化研究(jiu)始(shi)于1957年(nian)(nian),多家(jia)(jia)研究(jiu)所和(he)企業陸(lu)續開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)高溫(wen)膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅氧(yang)(yang)烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體(ti)(ti)的(de)過程(cheng)是經過高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它主要以高分子量的(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)(yang)烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補(bu)(bu)強填(tian)料(liao)、硫化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加熱加壓(ya)下(xia)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體(ti)(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)(bu)強主要是各(ge)(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑,可(ke)使(shi)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度(du)增加數十倍。有(you)時為了降低(di)成(cheng)(cheng)本(ben)或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦予(yu)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)性能,也加入相(xiang)應的(de)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)添加劑。硫化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是各(ge)(ge)(ge)種(zhong)有(you)機過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖所(suo)示。一次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二(er)次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充交(jiao)聯(lian)、驅(qu)除硫化(hua)(hua)劑(ji)分解產物和其他(ta)揮發性化(hua)(hua)合(he)物以穩定硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)各項性能。常(chang)用(yong)的(de)設備有開放(fang)式煉膠(jiao)(jiao)機、捏合(he)機及真空(kong)密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠仍能(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)能(neng)無明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)優異(yi)。這對(dui)(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線(xian)等十(shi)分(fen)穩定,在(zai)(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就具(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠具(ju)有優異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)比通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠差(cha),但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。(6)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油(you)及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠具(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠對(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠無毒(du),無味,無嗅,與(yu)人(ren)體組織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝血(xue)作用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)非常少(shao)。特別(bie)適合(he)作為醫用(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)工(gong)(gong)業(ye)協(xie)會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)銷分(fen)別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工(gong)(gong)業(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據(ju)觀研天下(xia)的(de)(de)新研究,增(zeng)加有機硅材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度(du)(du)提高汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)提高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)工(gong)(gong)業(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現自(zi)主化,《2012年度(du)(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)選(xuan)用(yong)車(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)擴(kuo)大(da)在政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改(gai)變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為(wei)(wei)主的(de)(de)局面提供(gong)了保障。促進(jin)自(zi)主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供(gong)有力保障。預測未來3年,我國(guo)室(shi)溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)大幅上漲,同(tong)時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術(shu)方(fang)面取(qu)得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術(shu)在(zai)2005年前(qian)被幾(ji)家跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大國,這(zhe)2個方(fang)面原(yuan)因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大宗(zong)石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規模(mo)替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其(qi)他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。