
硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常連有兩個有機(ji)基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)和少(shao)量(liang)乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則(ze)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)能(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引(yin)入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)于(yu)200℃也(ye)能(neng)承受數周或(huo)更長時間仍有彈性(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率在(zai)合成聚合物中是較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)、不(bu)會導(dao)致凝血的(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特(te)性(xing),因(yin)此在(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很多,通常按固化
前的形態分(fen)(fen)為固(gu)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為室(shi)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)單體的不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)為甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途的不(bu)同(tong)又(you)可分(fen)(fen)為通(tong)用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合(he)成的。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年,采用高比表面積的氣相法白炭(tan)黑補強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍升到(dao)實用階段,奠(dian)定了(le)現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工業化研(yan)(yan)究(jiu)始于1957年,多(duo)家研(yan)(yan)究(jiu)所和企(qi)業陸續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧(yang)烷變成彈(dan)性體的(de)過程是(shi)(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)。它主要以高(gao)分子(zi)量的(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)氧(yang)烷為生膠,混入補強填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈(dan)性體。硅(gui)橡膠的(de)補強主要是(shi)(shi)各種(zhong)類型(xing)的(de)白(bai)炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)強度(du)增加(jia)(jia)數十倍。有時為了降低成本(ben)或改善(shan)膠料性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)性能,也加(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)(jia)成反應催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工(gong)成(cheng)型方法如圖所(suo)示。一次硫(liu)(liu)化的目的是進行高(gao)分子鏈的交聯(lian)反(fan)應;二(er)次硫(liu)(liu)化的目的是進行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化劑分解產物(wu)和其他揮發性(xing)化合(he)物(wu)以穩定(ding)硫(liu)(liu)化膠(jiao)的各(ge)項性(xing)能。常用的設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真(zhen)空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分(fen)穩定,在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)(you)及(ji)化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅(xiu),與(yu)人體組(zu)(zu)織不(bu)粘(zhan)連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌(ji)體組(zu)(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合(he)作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)車(che)(che)工業(ye)協會統(tong)計(ji),2012年,汽(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)(liang)和(he)1930.64萬輛(liang)(liang),同比(bi)分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究(jiu),增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度提高汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提高都(dou)將推動汽(qi)車(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發展,關鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件實(shi)現自主化,《2012年度黨政(zheng)機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征求意(yi)見(jian)稿)》為自主品牌(pai)(pai)擴大(da)在政(zheng)府(fu)采購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變目前國(guo)內政(zheng)府(fu)采購以(yi)合(he)資(zi)品牌(pai)(pai)產(chan)品為主的(de)(de)(de)局面提供了(le)保障。促進自主品牌(pai)(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保障。預測未來3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)年均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時我(wo)國(guo)(guo)在(zai)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵(jian)原料有(you)機硅單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技(ji)術方面取得突(tu)破,有(you)機硅單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技(ji)術在(zai)2005年前(qian)被(bei)幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)(guo)已(yi)發展成(cheng)為全球有(you)機硅單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個方面原因(yin)使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開(kai)始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)(da)規(gui)模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)(da)拓展有(you)機硅產(chan)業的(de)市場空間,同時將帶動硅油(you)(you)、硅烷偶(ou)聯劑和硅樹脂等(deng)其(qi)他有(you)機硅產(chan)品的(de)消(xiao)費。