
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)和氧原(yuan)子交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有兩(liang)個(ge)有機基團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲基和少量乙烯基的(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯(ben)基的(de)引(yin)入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能,三(san)氟丙基及氰基的(de)引(yin)入(ru)則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能良好,一般在(zai)-55℃下仍能工(gong)作。引(yin)入(ru)苯(ben)基后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)能也(ye)很(hen)突(tu)出(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能承(cheng)受數周(zhou)或更長時間仍有彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)好,氧氣透過率在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物(wu)中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理(li)惰性(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因此在(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方(fang)法很多,通常按固(gu)化(hua)
前的形態分(fen)(fen)為固體硅(gui)橡膠和(he)液體硅(gui)橡膠;按(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠,高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠;按(an)所用(yong)單體的不(bu)同(tong),可(ke)分(fen)(fen)為甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡膠,甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡膠、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡膠等;按(an)性能和(he)用(yong)途的不(bu)同(tong)又可(ke)分(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐高溫(wen)型(xing)、高強力(li)型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發(fa)展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早(zao)期(qi)是由(you)美(mei)國(guo)以三(san)氯(lv)化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)(yong)高比表面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功(gong),使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用(yong)(yong)階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始于(yu)1957年(nian),多家研(yan)究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)能力為(wei)135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧烷變成彈(dan)性體(ti)的過程(cheng)是(shi)(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成型(xing)的。它(ta)主要(yao)以(yi)高(gao)分子(zi)量的聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料(liao)、硫化(hua)(hua)(hua)劑等,在加熱加壓(ya)下硫化(hua)(hua)(hua)成彈(dan)性體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的補強(qiang)主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)的白(bai)炭(tan)黑,可使(shi)硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的強(qiang)度增加數十倍。有時為了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦(fu)予硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的性能,也加入相(xiang)應的各(ge)種(zhong)添(tian)加劑。硫化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)有機(ji)過氧化(hua)(hua)(hua)物或加成反應催化(hua)(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方法如圖所示。一次硫化(hua)的目(mu)的是進(jin)行(xing)高分子鏈的交聯反應;二次硫化(hua)的目(mu)的是進(jin)行(xing)補充交聯、驅(qu)除硫化(hua)劑(ji)分解產(chan)物(wu)和其他揮發性化(hua)合物(wu)以穩(wen)定硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的各(ge)項性能。常用(yong)的設備有開(kai)放式煉(lian)膠(jiao)(jiao)機、捏(nie)合機及(ji)真空(kong)密煉(lian)機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)、回彈性(xing)和(he)表面硬(ying)度,且力(li)學性(xing)能(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)優異。這對航(hang)(hang)空、宇航(hang)(hang)工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物理(li)(li)(li)機械性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)(li)(li)機械性(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)(li)(li)機械性(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)(hua)學試劑性(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)透過性(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)(li)惰性(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)(ti)(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作用,對肌體(ti)(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)非常(chang)少。特別適合作為醫(yi)用材料。
硅(gui)橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)工業協會(hui)統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬t。根據觀(guan)研天下的(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有機(ji)(ji)硅材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)零(ling)部件(jian)方面(mian)的(de)用(yong)(yong)(yong)量,可以大(da)幅度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)安全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)車(che)產量和單車(che)用(yong)(yong)(yong)量水平的(de)提(ti)(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)工業對(dui)硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主品(pin)(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)零(ling)部件(jian)實現(xian)自主化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機(ji)(ji)關公(gong)務用(yong)(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)型目(mu)(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自主品(pin)(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)采購的(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)(mu)前(qian)國(guo)內(nei)政(zheng)府(fu)采購以合資(zi)品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為(wei)(wei)主的(de)局面(mian)提(ti)(ti)供(gong)了保(bao)障(zhang)。促進自主品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)業的(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)(ti)供(gong)有力保(bao)障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)行業將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的98%。但因(yin)為(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)價格的大(da)幅上漲,同時(shi)我(wo)國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的關鍵原料有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的生產(chan)(chan)技術方面(mian)(mian)取得突破,有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的生產(chan)(chan)技術在(zai)2005年前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷(duan),但目前我(wo)國(guo)(guo)已發展成為(wei)全球有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)(zhe)2個(ge)方面(mian)(mian)原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的價格從2011年起開始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的80%~90%,成為(wei)廉價的合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)(zhe)將極大(da)拓展有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的消(xiao)費(fei)。