
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和(he)氧原(yuan)子(zi)交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有兩(liang)個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)(ke)(ke)提高硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)(ke)(ke)提高硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很(hen)突(tu)出(chu),在180℃下可(ke)(ke)(ke)(ke)長期工作,稍高于(yu)200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長時(shi)間仍(reng)(reng)有彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)(ke)(ke)耐300℃以上的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧氣透過率在合成(cheng)(cheng)聚合物中是較(jiao)高的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有生(sheng)理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡膠(jiao)分類的方(fang)法(fa)很多,通(tong)常按固(gu)化(hua)
前(qian)的形態分(fen)(fen)為固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按硫(liu)(liu)化(hua)溫度分(fen)(fen)為室(shi)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按所用單體的不(bu)同(tong),可(ke)(ke)分(fen)(fen)為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等;按性能和用途的不(bu)同(tong)又(you)可(ke)(ke)分(fen)(fen)為通用型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油型、醫用型等等。
發展(zhan)史
硅橡膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以(yi)三氯化鐵為催(cui)化劑(ji)合成的(de)。1945年,硅橡膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比表(biao)面(mian)積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅橡膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實(shi)用階段,奠(dian)定了現(xian)代硅橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅烷合成開(kai)始生(sheng)產(chan)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研究始于1957年,多家研究所和企業(ye)陸(lu)續開(kai)發出(chu)各種硅橡膠(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)國(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠是指聚(ju)硅氧烷變成彈性(xing)(xing)體的(de)(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧烷為生(sheng)膠,混入補(bu)強填(tian)料、硫(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅橡膠的(de)(de)(de)補(bu)強主(zhu)要是各種(zhong)類型的(de)(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)(de)強度增加數十倍。有時(shi)為了降低(di)成本(ben)或(huo)改善(shan)膠料性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也(ye)加入相應的(de)(de)(de)各種(zhong)添加劑。硫(liu)化(hua)劑是各種(zhong)有機過氧化(hua)物或(huo)加成反應催化(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖所(suo)示。一次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)交(jiao)聯反應;二次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充交(jiao)聯、驅(qu)除硫化(hua)(hua)劑分解產物(wu)(wu)和其他揮發(fa)性化(hua)(hua)合物(wu)(wu)以穩定硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空(kong)密煉機(ji)。
主(zhu)要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業(ye)的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及紫外線等十分穩定(ding)(ding),在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)(you)及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)(you)、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血(xue)作用,對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特別適合作為醫用材料。
硅橡(xiang)膠的(de)用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車產銷分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分(fen)別(bie)增長(chang)(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車工業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新(xin)研究,增加有機(ji)硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車零部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車的(de)(de)(de)安全(quan)性(xing)能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車產量(liang)和(he)單車用(yong)(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車工業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵(li)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車零部件實現(xian)自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政機(ji)關公務用(yong)(yong)車選(xuan)用(yong)(yong)車型目錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政府采購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變目前(qian)國(guo)內政府采購以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)產品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提供了保(bao)障。促(cu)進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保(bao)障。預測未來(lai)3年(nian)(nian),我(wo)國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增長(chang)(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重要的(de)非(fei)石(shi)油基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約(yue)占非(fei)石(shi)油基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消費量的(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油價(jia)格的(de)大幅(fu)上(shang)漲,同時我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)關鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生(sheng)產技術(shu)方(fang)面(mian)取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生(sheng)產技術(shu)在2005年前被幾(ji)家跨國公司壟斷,但目(mu)前我國已發展成(cheng)為(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第(di)1大國,這(zhe)2個(ge)方(fang)面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)價(jia)格從2011年起開始(shi)低(di)于(yu)石(shi)油基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)油基橡(xiang)(xiang)膠的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開始(shi)大規(gui)模替代石(shi)油基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將極大拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)市場空(kong)間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)消費。