
硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有兩個有機基團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲(jia)基和(he)少(shao)量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基的(de)(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟(fu)丙基及氰基的(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般在-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工(gong)作。引入苯基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突出(chu),在180℃下可(ke)長(chang)期(qi)工(gong)作,稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)(neng)承受(shou)數周或更長(chang)時(shi)間仍有彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率在合成(cheng)聚合物(wu)中是較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)在醫(yi)用領域(yu)應用廣(guang)泛。
主(zhu)要品種
硅橡膠(jiao)分類的方法很多,通(tong)常按固化
前的(de)形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所(suo)用單體(ti)的(de)不同(tong),可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用途的(de)不同(tong)又可分(fen)為(wei)通(tong)用型、超(chao)耐低溫(wen)型、超(chao)耐高(gao)(gao)溫(wen)型、高(gao)(gao)強力型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯(lv)化鐵(tie)為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面(mian)積(ji)的(de)氣相法白(bai)炭黑(hei)補(bu)強(qiang)的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究(jiu)所(suo)和(he)企業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠是(shi)(shi)指聚硅氧烷變(bian)成彈性體(ti)的(de)(de)過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)。它(ta)主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧烷為(wei)生(sheng)膠,混(hun)入補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈性體(ti)。硅橡(xiang)膠的(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)各種類型的(de)(de)白(bai)炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數(shu)十倍。有時為(wei)了(le)降低成本或(huo)改善膠料性能及(ji)賦(fu)予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各種特殊(shu)的(de)(de)性能,也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)各種添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)(shi)各種有機過(guo)氧化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加(jia)工成型方法如圖所示(shi)。一次(ci)硫化(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行高分子鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫化(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定(ding)硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)各項性能(neng)。常(chang)用的(de)(de)(de)設(she)備有開放式(shi)煉膠(jiao)機、捏(nie)合機及真空密(mi)煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)溫穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這(zhe)對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)(ji)紫外(wai)線(xian)等十分穩定,在(zai)(zai)不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)情況下,就具有(you)優良的(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫下的(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫和-50℃的(de)(de)低(di)溫下,其(qi)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及(ji)(ji)化學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)嗅(xiu),與人體(ti)(ti)組(zu)織不粘(zhan)連,具有(you)抗凝(ning)血作用,對肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適合作為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠的(de)用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增加有(you)機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零部件(jian)方(fang)面的(de)(de)(de)用量(liang),可(ke)以大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量(liang)和單車(che)用量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)增加。國家鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)發展(zhan),關(guan)(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零部件(jian)實現自(zi)主化(hua),《2012年(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機關(guan)(guan)公務(wu)用車(che)選用車(che)型目錄(征求意(yi)見稿(gao))》為自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)擴大在(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為改變目前(qian)國內(nei)政(zheng)府采購(gou)以合(he)資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為主的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)發展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用提(ti)供有(you)力保障。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)行業(ye)將以年(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石油基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石油基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石油價格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅(fu)上漲,同時(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)2005年前被幾家跨(kua)國(guo)公司壟斷(duan),但(dan)目前我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)(da)國(guo),這(zhe)(zhe)2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從(cong)2011年起開(kai)始低(di)于石油基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)(da)(da)宗石油基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)(da)規模替代石油基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)(zhe)將極大(da)(da)(da)拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。