
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和氧原(yuan)(yuan)子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子上通(tong)常連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能,三氟(fu)丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能良(liang)好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能工作。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能承受數周(zhou)或更長時間(jian)仍有彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)合成(cheng)聚合物中(zhong)是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特(te)性(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主(zhu)要(yao)品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很多,通(tong)常按(an)固化
前的(de)形態分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用單體的(de)不同(tong),可(ke)分為(wei)甲(jia)(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)(jia)基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性(xing)能和用途的(de)不同(tong)又可(ke)分為(wei)通用型、超(chao)耐低溫(wen)型、超(chao)耐高溫(wen)型、高強力型、耐油(you)型、醫用型等等。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面積(ji)的(de)(de)氣(qi)相法白(bai)炭黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能(neng)躍升(sheng)到實用(yong)階段(duan),奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)烷(wan)合成開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所(suo)和企業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅氧烷變成(cheng)彈(dan)性體的(de)(de)(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高(gao)分(fen)子量的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷為(wei)生(sheng)膠(jiao)(jiao),混(hun)入補(bu)強填(tian)料、硫化(hua)(hua)劑等,在加熱加壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強主要(yao)是各種類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增(zeng)加數(shu)十倍(bei)。有時為(wei)了降低成(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦(fu)予硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊的(de)(de)(de)性能,也加入相應的(de)(de)(de)各種添加劑。硫化(hua)(hua)劑是各種有機過氧化(hua)(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方(fang)法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)高分子鏈(lian)的(de)(de)交聯反應;二(er)次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)補充交聯、驅(qu)除(chu)硫(liu)化(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然橡(xiang)膠(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)(ji)紫(zi)外(wai)線等十分穩(wen)定,在(zai)不加任何(he)添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)(chang)好。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)(ji)化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)對空氣、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連,具有(you)抗凝血作(zuo)(zuo)用,對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)(chang)少。特(te)別(bie)適合作(zuo)(zuo)為醫用材料。
硅(gui)橡膠的用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同(tong)比(bi)分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)(de)新(xin)研究,增加有機硅材料在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方(fang)面的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)(yi)大幅度(du)(du)提高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)(de)提高(gao)都將(jiang)推動(dong)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)主品牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)主化(hua),《2012年(nian)度(du)(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主品牌擴大在政(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)市場份額(e),為(wei)改變目(mu)前國(guo)內(nei)政(zheng)府采購以(yi)(yi)合(he)資(zi)品牌產(chan)品為(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面提供了(le)保障(zhang)。促進自(zi)主品牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提供有力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的98%。但因(yin)為(wei)(wei)石(shi)(shi)油價格的大(da)幅(fu)上(shang)漲,同時(shi)我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的生產技(ji)術方(fang)面(mian)取(qu)得(de)突破(po),有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的生產技(ji)術在2005年(nian)(nian)前被幾(ji)家跨國(guo)公司壟斷,但目前我(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的價格從2011年(nian)(nian)起開(kai)始低于石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等(deng)其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的消費。