
硅橡膠是指(zhi)主鏈由(you)硅(gui)和氧(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)原子上(shang)通(tong)常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠主要由(you)含(han)甲基(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入可(ke)(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍(shao)高于200℃也能(neng)(neng)承受數周(zhou)或(huo)更(geng)長時(shi)(shi)間(jian)仍(reng)有(you)(you)彈性(xing),瞬(shun)時(shi)(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透(tou)過率在(zai)(zai)合成(cheng)聚(ju)合物(wu)中是較高的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠還具有(you)(you)生理惰性(xing)、不會導(dao)致凝血(xue)的(de)(de)(de)(de)突出特(te)性(xing),因此在(zai)(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的(de)方法很(hen)多,通常按(an)固(gu)化前(qian)的(de)形態分(fen)(fen)為(wei)固(gu)體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體的(de)不同,可分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和用途的(de)不同又可分(fen)(fen)為(wei)通用型(xing)(xing)、超(chao)(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)(chao)耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的。1945年(nian),硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用高比表(biao)面積(ji)的氣相法白炭黑補強(qiang)的硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成功(gong),使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍升到(dao)實用階段(duan),奠定了現代硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術的基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)烷合成開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的工業(ye)化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多(duo)家(jia)研(yan)究所和企業(ye)陸(lu)續(xu)開發出各種硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸,其(qi)中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠是(shi)(shi)指聚硅氧(yang)烷變成彈性體的(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)烷為生(sheng)膠,混入補強填料、硫(liu)化(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)成彈性體。硅橡(xiang)膠的(de)(de)補強主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白(bai)炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數(shu)十(shi)倍(bei)。有(you)時為了(le)降低成本或(huo)改善膠料性能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)膠各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性能(neng),也加(jia)(jia)入相應(ying)的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)有(you)機過氧(yang)化(hua)物(wu)或(huo)加(jia)(jia)成反應(ying)催化(hua)劑。
加工成型方法如(ru)圖所示(shi)。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高(gao)分(fen)子(zi)鏈的(de)(de)交聯(lian)反(fan)應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補(bu)充交聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)分(fen)解產物和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設(she)備有(you)開放(fang)式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變(bian)化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等十分穩定,在(zai)不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮(dan)、氧、二氧化(hua)(hua)(hua)碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織不粘連(lian),具(ju)有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用(yong)量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協(xie)會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同(tong)比(bi)分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)(bu)件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大幅度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提高(gao)都將推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓勵自(zi)主品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)(bu)件(jian)實現(xian)自(zi)主化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)(zheng)機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意見稿(gao))》為(wei)自(zi)主品牌擴大在政(zheng)(zheng)府采購的(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改變目前國內政(zheng)(zheng)府采購以合資品牌產品為(wei)主的(de)(de)(de)局面(mian)提供了保障(zhang)。促進自(zi)主品牌發(fa)展(zhan),國產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力保障(zhang)。預測(ce)未來3年(nian)(nian),我國室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將以年(nian)(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)非(fei)石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但因為石(shi)油(you)價格(ge)的(de)大(da)幅(fu)上漲,同時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)生產技術(shu)方(fang)面取得突破,有機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)生產技術(shu)在2005年前被幾家(jia)跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為全球有機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價格(ge)從2011年起開始低于石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為廉價的(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有機硅(gui)(gui)產業(ye)的(de)市(shi)場空間,同時(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其他有機硅(gui)(gui)產品的(de)消費(fei)。