
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交替(ti)構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上通(tong)常連有(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成。苯基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油(you)性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)能良好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能工作。引(yin)入(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能也很(hen)突(tu)出(chu),在(zai)180℃下(xia)可長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能承受數周或更長(chang)時(shi)間(jian)仍(reng)有(you)(you)彈(dan)性(xing),瞬時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透(tou)過率在(zai)合成聚(ju)合物(wu)中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理(li)惰性(xing)、不會導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因(yin)此在(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主要(yao)品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分類的方法(fa)很(hen)多,通常按固化前的形態(tai)分為(wei)(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用單體(ti)(ti)的不同,可(ke)(ke)分為(wei)(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用途的不同又可(ke)(ke)分為(wei)(wei)通用型、超耐低溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期(qi)是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催(cui)化劑(ji)合(he)成的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比表面積的(de)(de)氣(qi)相法白(bai)炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研制(zhi)成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性(xing)能躍升到實用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術的(de)(de)基礎(chu)。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工業化研究始于1957年,多家研究所和企業陸續開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千(qian)(qian)噸(dun),其中(zhong)高溫膠100千(qian)(qian)噸(dun)。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高溫(wen)硫化硅橡膠是指聚(ju)硅氧(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性體的(de)(de)(de)過程是經(jing)過高溫(wen)(110-170℃)硫化成(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要以(yi)高分(fen)子(zi)量(liang)的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯(xi)基硅氧(yang)烷(wan)為(wei)生(sheng)膠,混入補強(qiang)填料、硫化劑(ji)(ji)(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫化成(cheng)(cheng)彈性體。硅橡膠的(de)(de)(de)補強(qiang)主要是各種類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫化膠的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了(le)降低(di)成(cheng)(cheng)本或改善(shan)膠料性能及(ji)賦予硫化膠各種特(te)殊的(de)(de)(de)性能,也(ye)加(jia)入相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)各種添加(jia)劑(ji)(ji)(ji)。硫化劑(ji)(ji)(ji)是各種有機(ji)過氧(yang)化物或加(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化劑(ji)(ji)(ji)。
加工成型方(fang)法(fa)如圖所示。一次硫化(hua)(hua)的目(mu)的是(shi)進行(xing)高分子鏈的交聯反應(ying);二次硫化(hua)(hua)的目(mu)的是(shi)進行(xing)補充交聯、驅除硫化(hua)(hua)劑(ji)分解產物(wu)和其他揮(hui)發(fa)性化(hua)(hua)合物(wu)以穩(wen)定硫化(hua)(hua)膠(jiao)的各項性能。常用的設備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空(kong)密煉機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這(zhe)對(dui)(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在不(bu)加任何(he)添(tian)加劑(ji)(ji)的(de)(de)情況下(xia),就具有(you)(you)優(you)(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)(nai)(nai)油(you)及化學試(shi)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與(yu)人體(ti)組織(zhi)不(bu)粘連,具有(you)(you)抗凝血作用,對(dui)(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常(chang)少。特(te)別(bie)適合作為(wei)醫用材(cai)料(liao)。
硅橡膠的(de)用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)(de)新(xin)研究(jiu),增(zeng)加(jia)有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)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(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業對硅橡(xiang)(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實現自主(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機關公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿(gao))》為自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為改變目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)以(yi)合(he)資品(pin)(pin)(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)(pin)(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提供了保障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保障(zhang)。預測(ce)未(wei)來(lai)3年,我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡膠是重要(yao)的(de)(de)非(fei)(fei)石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠,約占非(fei)(fei)石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時我(wo)(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)關(guan)鍵原料有機硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產技(ji)術方(fang)面(mian)取得突破(po),有機硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產技(ji)術在(zai)2005年前(qian)被幾(ji)家(jia)跨國公司壟斷,但目(mu)前(qian)我(wo)(wo)國已發展(zhan)成(cheng)為(wei)(wei)全(quan)球有機硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大國,這(zhe)(zhe)2個方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)價格從2011年起開(kai)始低于(yu)石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠,僅約為(wei)(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)橡膠的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡膠,并(bing)開(kai)始大規模替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠。這(zhe)(zhe)將極大拓展(zhan)有機硅(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)市場空(kong)間(jian),同(tong)時將帶(dai)動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消費(fei)。