
硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)和氧原子交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)原子上通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)膠。普通的(de)硅(gui)橡(xiang)膠主要由含甲基(ji)(ji)和少量乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧鏈節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)引(yin)入可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)入則可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)于(yu)200℃也(ye)能(neng)承(cheng)受數周或更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率在(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的(de)(de)方法很多,通常按固化(hua)前的(de)(de)形態分(fen)(fen)為固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫度分(fen)(fen)為室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體(ti)的(de)(de)不同,可分(fen)(fen)為甲(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)(de)不同又可分(fen)(fen)為通用(yong)型、超(chao)耐低溫型、超(chao)耐高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐油型、醫用(yong)型等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)早期是由(you)美國(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑合(he)成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到實(shi)用階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生產技術的(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)始(shi)生產硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)(ye)化研究始(shi)于1957年(nian),多家研究所和(he)企業(ye)(ye)陸(lu)續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生產能力為135千噸,其中高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚硅氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性體的(de)(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主要以(yi)高(gao)分(fen)子量(liang)的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧烷(wan)為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混(hun)入補強填料、硫化(hua)(hua)劑等(deng),在加熱加壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強主要是(shi)(shi)各種(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)增加數十倍(bei)。有時為了(le)降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性能(neng)(neng)及賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能(neng)(neng),也加入相應(ying)的(de)(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加劑。硫化(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各種(zhong)(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型方法如圖所示。一次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充(chong)交聯、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物和(he)其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)設(she)備有開(kai)放式煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及(ji)真空密煉(lian)機(ji)。
主(zhu)要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬(ying)度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可(ke)達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)(yang)及(ji)紫外線等十分穩(wen)定,在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)有(you)(you)優(you)(you)良的(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)(you)異(yi)的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常好。(5)物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體組織不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌(ji)體組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常少。特(te)別適合作(zuo)為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用(yong)量(liang)
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡膠的(de)(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增加(jia)有機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)用量(liang),可以(yi)大(da)幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用量(liang)水(shui)平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡膠需求(qiu)的(de)(de)增加(jia)。國家(jia)鼓勵自(zi)(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)(zi)主化(hua),《2012年度黨政機(ji)關公(gong)務用車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)自(zi)(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)擴大(da)在政府(fu)采購(gou)的(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目前國內政府(fu)采購(gou)以(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主的(de)(de)局面(mian)提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自(zi)(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用提(ti)供(gong)有力保(bao)障。預測未來(lai)3年,我國室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年均20%增長(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)大幅(fu)上漲,同時我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產技(ji)術(shu)方面(mian)取得突(tu)破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產技(ji)術(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾(ji)家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前我(wo)國(guo)已發展(zhan)(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)起(qi)開(kai)(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)(kai)始大規(gui)模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓(tuo)展(zhan)(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)市場(chang)空間,同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他(ta)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)消費。