
硅橡膠是指主鏈由(you)(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)(shang)通(tong)常連(lian)有兩個(ge)有機基(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)(you)含甲(jia)基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)引入可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引入則可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能良(liang)好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能工(gong)作。引入苯(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能也很(hen)突出,在(zai)180℃下(xia)可長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能承受數周或(huo)更長(chang)時間(jian)仍(reng)有彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上(shang)(shang)的(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚(ju)合物中(zhong)是較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)突出特性(xing)(xing),因(yin)此在(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主(zhu)要品(pin)種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)方法很多(duo),通常按(an)固化(hua)(hua)前的(de)形態分(fen)為(wei)(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)(hua)溫度分(fen)為(wei)(wei)(wei)室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用單體的(de)不(bu)同,可分(fen)為(wei)(wei)(wei)甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性(xing)能和(he)用途的(de)不(bu)同又可分(fen)為(wei)(wei)(wei)通用型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高溫型(xing)(xing)、高強力(li)型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵為(wei)催化(hua)(hua)劑(ji)合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高比表(biao)面積的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑補(bu)強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到(dao)實用階段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)始(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業化(hua)(hua)研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家研(yan)究所和(he)企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能力(li)為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)
高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化硅橡膠是(shi)(shi)指聚硅氧烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)是(shi)(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化成(cheng)型的(de)(de)(de)(de)。它主(zhu)(zhu)要以(yi)高(gao)分子(zi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅氧烷為生(sheng)膠,混(hun)入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化劑等(deng),在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)化成(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅橡膠的(de)(de)(de)(de)補強(qiang)主(zhu)(zhu)要是(shi)(shi)各(ge)種類型的(de)(de)(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)化膠的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十倍。有時為了降低成(cheng)本或(huo)改善膠料(liao)性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化膠各(ge)種特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入相應的(de)(de)(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化劑是(shi)(shi)各(ge)種有機過氧化物或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化劑。
加工成型(xing)方(fang)法(fa)如圖所(suo)示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行補充交聯、驅除硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑分解(jie)產(chan)物和(he)其他(ta)揮發性化(hua)(hua)(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式(shi)煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度(du)(du)一般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可(ke)達-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航(hang)(hang)空、宇(yu)航(hang)(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外(wai)線(xian)等(deng)十分穩定,在(zai)不加任何添(tian)加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,就具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好(hao)。(5)物理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下,其(qi)物理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連(lian),具有(you)(you)抗凝血(xue)作用,對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合(he)作為醫用材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的(de)用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研天(tian)下(xia)的(de)(de)新研究,增加(jia)有機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)提(ti)高都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對(dui)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自主品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自主化(hua)(hua),《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公(gong)務(wu)用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意(yi)見稿)》為自主品(pin)牌(pai)(pai)擴大(da)在政府采(cai)購(gou)的(de)(de)市場(chang)份(fen)額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)內政府采(cai)購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為主的(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自主品(pin)牌(pai)(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有力保(bao)障。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是重要的(de)非(fei)石(shi)油基(ji)合(he)(he)成橡膠(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)石(shi)油基(ji)合(he)(he)成橡膠(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)油價格(ge)的(de)大(da)幅上(shang)漲,同時我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術方面取得(de)突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術在(zai)2005年前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目前(qian)我(wo)國(guo)已發展(zhan)成為全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國(guo),這(zhe)2個(ge)方面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)價格(ge)從(cong)2011年起(qi)開(kai)始低于石(shi)油基(ji)合(he)(he)成橡膠(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)油基(ji)橡膠(jiao)的(de)80%~90%,成為廉價的(de)合(he)(he)成橡膠(jiao),并開(kai)始大(da)規(gui)模(mo)替(ti)代石(shi)油基(ji)合(he)(he)成橡膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)市場(chang)空(kong)間,同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑(ji)和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他(ta)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)消(xiao)費(fei)。