
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)原子上(shang)通常連有兩個(ge)有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)和(he)少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫性(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入則(ze)可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫及(ji)耐油(you)性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫性(xing)能(neng)良好(hao),一般(ban)在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)(reng)能(neng)工(gong)作。引入苯基(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可長期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或(huo)更長時間(jian)仍(reng)(reng)有彈性(xing),瞬(shun)時可耐300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧氣透(tou)過率(lv)在(zai)合成聚合物中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具(ju)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(ci)(ci)在(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡膠(jiao)分類的方法(fa)很多,通常按固(gu)化
前的形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化溫(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體的不同,可(ke)分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能和用途(tu)的不同又(you)可(ke)分為(wei)通(tong)用型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐高(gao)(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展(zhan)史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是(shi)由美(mei)國以三氯化鐵為(wei)催(cui)化劑(ji)合成(cheng)的。1945年(nian),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年(nian),采用(yong)高比表面積的氣相(xiang)法白炭黑補強的硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性(xing)能躍(yue)升到(dao)實用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅烷合成(cheng)開始生產(chan)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國家(jia)有(you)美(mei)國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業化研究始于1957年(nian),多(duo)家(jia)研究所和企(qi)業陸續開發出(chu)各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)(gui)氧(yang)烷變成彈性(xing)體(ti)的(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高(gao)分子(zi)量(liang)的(de)聚(ju)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍(bei)。有(you)時為了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及(ji)賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入(ru)相應(ying)的(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種(zhong)有(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方(fang)法如圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行高分(fen)子鏈的(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行補充交聯、驅除(chu)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和其(qi)他揮發性化(hua)(hua)合(he)物以穩(wen)定硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各(ge)項性能(neng)。常用的(de)設(she)備有開放(fang)式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)特征(zheng)是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅(jin)是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達(da)-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這(zhe)對航(hang)空(kong)(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及(ji)(ji)紫外線等十分穩定,在不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體組織不(bu)粘(zhan)連,具(ju)有抗凝血作用,對肌(ji)體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作為(wei)醫用材料。
硅(gui)橡膠的用(yong)量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)協會(hui)統(tong)計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)新研究,增加有(you)(you)機硅(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全性能(neng),因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求的(de)增加。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵自(zi)(zi)主品牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)主化,《2012年度黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求意見(jian)稿(gao))》為自(zi)(zi)主品牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政府采購的(de)市場份(fen)額(e),為改變(bian)目(mu)前國(guo)內政府采購以合(he)資品牌(pai)產(chan)品為主的(de)局(ju)面提供了保障。促進自(zi)(zi)主品牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提供有(you)(you)力保障。預測未來(lai)3年,我國(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將以年均20%增長(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的非石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的98%。但(dan)(dan)因為(wei)石油價格的大幅上漲,同(tong)時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的生產(chan)(chan)技術(shu)(shu)方面(mian)取(qu)得(de)突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的生產(chan)(chan)技術(shu)(shu)在2005年前被幾家跨(kua)國(guo)(guo)公司壟斷(duan),但(dan)(dan)目前我國(guo)(guo)已發(fa)展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo)(guo),這2個方面(mian)原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的價格從2011年起開始低于石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大宗石油基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價的合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大規模替代石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的市(shi)場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他(ta)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的消費(fei)。