
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅和氧原子(zi)交替構(gou)成(cheng),硅原子(zi)上通(tong)常連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含(han)甲基(ji)和少量(liang)乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)硅氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引(yin)入可提高硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高、低(di)(di)溫性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)引(yin)入則可提高硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)(di)溫性(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可長期工作,稍高于200℃也能(neng)承受數周或更長時(shi)(shi)間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)(shi)可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高溫。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透(tou)(tou)過率在(zai)(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較高的(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類的方法很多,通常按(an)固化(hua)
前的形態分為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度分為(wei)室(shi)溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用單(dan)體(ti)(ti)的不同,可(ke)分為(wei)甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能(neng)和用途的不同又可(ke)分為(wei)通用型(xing)(xing)(xing)(xing)、超耐低(di)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國以三氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)(yong)高比表面積的(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性(xing)能躍升(sheng)到實用(yong)(yong)階段,奠定(ding)了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國家有美國。俄羅(luo)斯、德國、日本、韓國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業(ye)化研究始于1957年(nian)(nian),多家研究所和企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅(gui)橡膠
高溫(wen)硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧烷(wan)(wan)變成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫化成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)氧烷(wan)(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入(ru)補強填料(liao)、硫化劑(ji)等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫化成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫化膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數(shu)十(shi)倍。有時為(wei)了降低成(cheng)本或(huo)改善(shan)膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及賦(fu)予硫化膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入(ru)相應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫化劑(ji)是(shi)各(ge)種有機過氧化物或(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)催化劑(ji)。
加工(gong)成型(xing)方法如圖所示。一(yi)次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)(de)(de)交聯反(fan)應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進(jin)行補充交聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)分解產物和(he)其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩(wen)定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)各項性能。常用(yong)的(de)(de)(de)設備(bei)有開放式(shi)煉膠機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠顯著的(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠或某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠仍能(neng)保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面(mian)硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一般(ban)為-70~-50℃,特殊配(pei)方可(ke)達-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這(zhe)對航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠中Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外(wai)線(xian)等十(shi)分穩定,在不加任何添加劑的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有優良的(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠具(ju)有優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)(bi)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠差(cha),但在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。(6)耐油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠具(ju)有中等的(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠對空氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組織不粘連,具(ju)有抗(kang)凝血作用(yong),對肌體(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別(bie)適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的用(yong)量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達(da)(da)到(dao)1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)約達(da)(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方(fang)面的用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang),可(ke)以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的提(ti)高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政機關公務用(yong)(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴(kuo)大在政府采購的市(shi)場(chang)份(fen)額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內政府采購以合資品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的局(ju)面提(ti)供(gong)了保(bao)障。促(cu)進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的繁榮(rong)將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的應用(yong)(yong)(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保(bao)障。預測未來(lai)3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)(jiang)以年均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術(shu)方(fang)面取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術(shu)在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第(di)1大(da)(da)國(guo),這2個方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起開始低于石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)(da)規模替代石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)(jiang)極大(da)(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同時將(jiang)(jiang)帶(dai)動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)費。