
硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈由(you)(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子(zi)交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連(lian)有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)主(zhu)要(yao)由(you)(you)含甲基(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)可提高硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)則可提高硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般(ban)在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)(reng)能(neng)(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可長期工作,稍高于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時間仍(reng)(reng)有(you)(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬(shun)時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率在(zai)合(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)物中(zhong)是(shi)較高的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)還(huan)具有(you)(you)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因(yin)此(ci)在(zai)醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品(pin)種(zhong)
硅橡膠分(fen)類的方(fang)法很多,通常按固化
前的(de)(de)形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用單(dan)體(ti)的(de)(de)不同,可(ke)分為(wei)甲(jia)(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用途的(de)(de)不同又可(ke)分為(wei)通用型、超耐低溫(wen)型、超耐高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由美(mei)國以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用高(gao)比表面積的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)(yan)制成功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)性能躍升到(dao)實用階段,奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技(ji)術的(de)(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合(he)成開始生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)國家有美(mei)國。俄(e)羅斯、德國、日本、韓(han)國和中(zhong)國等(deng)。中(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)工(gong)業化(hua)研(yan)(yan)究始于1957年,多(duo)家研(yan)(yan)究所(suo)和企業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年底(di),中(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷(wan)變成彈性(xing)體的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化成型的(de)(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高(gao)分子(zi)量的(de)(de)(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強填料、硫(liu)化劑等,在加熱(re)加壓(ya)下(xia)硫(liu)化成彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)增(zeng)加數十倍。有時為了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)化膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)(de)性(xing)能,也加入相應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加劑。硫(liu)化劑是(shi)各(ge)種(zhong)有機過氧化物或加成反應催化劑。
加工成型方法(fa)如圖所(suo)示。一(yi)次(ci)硫(liu)化的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是進行(xing)高(gao)分(fen)子(zi)鏈的(de)(de)(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)化的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是進行(xing)補充(chong)交聯、驅除硫(liu)化劑(ji)分(fen)解產物和其他(ta)揮發性化合物以穩定硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)(de)(de)設(she)備有開(kai)放式煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征是高(gao)溫穩定性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫環(huan)境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化。(2)低(di)(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫度一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明其低(di)(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇(yu)航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十(shi)分穩定,在不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫下(xia),其物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血(xue)作用,對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別適合(he)作為醫(yi)用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)車(che)工(gong)(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)車(che)產銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和(he)(he)1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分(fen)別增長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)車(che)工(gong)(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)新研究(jiu),增加有機(ji)硅(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)零(ling)部件(jian)方(fang)面的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量,可以(yi)大幅度提高汽(qi)車(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)產量和(he)(he)單車(che)用(yong)(yong)(yong)量水(shui)平的(de)(de)提高都將推動(dong)汽(qi)車(che)工(gong)(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)需(xu)求的(de)(de)增加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自主品牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)車(che)零(ling)部件(jian)實現自主化,《2012年(nian)(nian)度黨政機(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)車(che)型目錄(征(zheng)求意(yi)見稿)》為(wei)(wei)自主品牌(pai)(pai)擴大在(zai)(zai)政府(fu)采購的(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)(wei)改變目前國(guo)(guo)(guo)內(nei)政府(fu)采購以(yi)合(he)資品牌(pai)(pai)產品為(wei)(wei)主的(de)(de)局面提供了保障(zhang)。促進自主品牌(pai)(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)(wei)汽(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提供有力保障(zhang)。預(yu)測未(wei)來3年(nian)(nian),我(wo)國(guo)(guo)(guo)室溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)車(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重(zhong)要的(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消費量的(de)98%。但因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同(tong)時我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術(shu)方(fang)(fang)面取(qu)得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術(shu)在(zai)2005年前被(bei)幾家(jia)跨(kua)國(guo)公司(si)壟斷,但目(mu)前我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第(di)1大(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)價(jia)格從2011年起(qi)開始(shi)低于(yu)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開始(shi)大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將極大(da)(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費。