
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和氧原子交替構(gou)成(cheng),硅(gui)原子上(shang)(shang)通(tong)常(chang)連有兩個(ge)有機基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性能,三氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)則可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性能良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能工(gong)作。引入(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性能也很突出(chu),在(zai)180℃下可長期工(gong)作,稍(shao)高(gao)(gao)(gao)于200℃也能承受(shou)數(shu)周或(huo)更長時(shi)間仍有彈性,瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上(shang)(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性好(hao),氧氣透(tou)過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有生理惰性、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性,因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣(guang)泛。
主要(yao)品種(zhong)
硅橡(xiang)膠分類(lei)的(de)方法(fa)很多(duo),通常按固化
前(qian)的形(xing)態(tai)分(fen)(fen)為固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度(du)分(fen)(fen)為室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體(ti)(ti)的不(bu)同,可(ke)分(fen)(fen)為甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等;按(an)性能和用(yong)途的不(bu)同又可(ke)分(fen)(fen)為通用(yong)型、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型、超耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型、高(gao)強(qiang)力(li)型、耐(nai)油型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由(you)美國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的氣(qi)相法白炭黑(hei)補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性能(neng)(neng)躍升到(dao)(dao)實用階(jie)段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術的基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所和企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)(neng)力(li)為135千噸,其(qi)中(zhong)(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)是指(zhi)聚(ju)硅氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)(de)過程是經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要以高分子(zi)量(liang)的(de)(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補(bu)強填(tian)料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強主要是各種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度增(zeng)加數十倍。有時為了(le)降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予(yu)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊(shu)的(de)(de)(de)性(xing)能,也加入相應(ying)的(de)(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是各種(zhong)(zhong)有機(ji)過氧(yang)化(hua)物或加成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一(yi)次硫化的(de)目(mu)的(de)是進行高分子鏈的(de)交聯反應(ying);二次硫化的(de)目(mu)的(de)是進行補充交聯、驅(qu)除(chu)硫化劑(ji)分解產物和其他揮(hui)發(fa)性化合物以穩定(ding)硫化膠(jiao)的(de)各項性能(neng)。常用的(de)設(she)備有(you)開放式(shi)煉膠(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特(te)(te)征是(shi)高溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度僅是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方(fang)可(ke)達-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)紫外線等(deng)(deng)十分(fen)穩定(ding),在不加任何添(tian)加劑的(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)(you)良(liang)的(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)(you)異(yi)的(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學(xue)(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)(deng)的(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)(deng)氣體的(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織不粘連,具有(you)抗(kang)凝血作(zuo)用(yong),對(dui)(dui)肌體組織的(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特(te)(te)別(bie)適合作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量(liang)
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分(fen)別(bie)達到(dao)1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量約達2.0萬t。根據觀研(yan)(yan)天下的(de)(de)新研(yan)(yan)究(jiu),增(zeng)加有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方(fang)面的(de)(de)用(yong)量,可(ke)以大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水(shui)平的(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國家(jia)鼓勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機關公(gong)務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)政府采(cai)(cai)購(gou)(gou)的(de)(de)市場份額(e),為改(gai)變目前國內政府采(cai)(cai)購(gou)(gou)以合資品(pin)牌產品(pin)為主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提供了保障。促進自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌發(fa)展(zhan),國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供有力(li)保障。預測(ce)未來3年(nian),我國室溫(wen)硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非(fei)(fei)石(shi)油基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非(fei)(fei)石(shi)油基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量(liang)的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)油價(jia)格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技術方(fang)面取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技術在2005年(nian)(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已(yi)發展(zhan)成為(wei)(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國(guo),這2個方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)(nian)起開(kai)始低于石(shi)油基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)油基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)規模替(ti)代石(shi)油基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶(dai)動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。