
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原(yuan)(yuan)子交替構成,硅(gui)原(yuan)(yuan)子上通(tong)(tong)常連有兩(liang)個有機基(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)(tong)的(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯基(ji)的(de)(de)引入可(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫性(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)的(de)(de)引入則可(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)能良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍(reng)能工作。引入苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能也(ye)很突出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期(qi)工作,稍(shao)高于200℃也(ye)能承(cheng)受數周或更長時間(jian)仍(reng)有彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高溫。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚合物中是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具(ju)有生(sheng)理惰(duo)性(xing)(xing)、不會(hui)導(dao)致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主(zhu)要品(pin)種
硅橡(xiang)膠分類(lei)的(de)方法很多,通常按固化(hua)
前的形態分(fen)(fen)為固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所(suo)用單體的不(bu)同,可分(fen)(fen)為甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基苯(ben)基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和(he)用途(tu)的不(bu)同又可分(fen)(fen)為通用型(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫(yi)用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是由美國(guo)以(yi)三氯(lv)化鐵為(wei)催化劑(ji)合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)(yong)高(gao)比(bi)表面積(ji)的(de)(de)氣相法白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性能躍升到實(shi)用(yong)(yong)階段,奠定(ding)了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產(chan)技術(shu)的(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國(guo)家(jia)有(you)美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工(gong)業(ye)(ye)化研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所(suo)和(he)企(qi)業(ye)(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產(chan)能力(li)為(wei)135千(qian)噸(dun),其中高(gao)溫膠100千(qian)噸(dun)。
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)
高溫硫化(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的過(guo)程是(shi)經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的。它主要(yao)以(yi)高分子量的聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生(sheng)膠,混(hun)入補強填料、硫化(hua)劑等(deng),在加熱加壓下硫化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠的補強主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型的白炭(tan)黑,可使硫化(hua)膠的強度增加數十倍。有時為(wei)了(le)降低成(cheng)本或改善膠料性(xing)能及賦予硫化(hua)膠各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的性(xing)能,也加入相應(ying)的各(ge)種(zhong)(zhong)添加劑。硫化(hua)劑是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有機過(guo)氧化(hua)物或加成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖所示。一次(ci)(ci)硫化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯反(fan)應;二次(ci)(ci)硫化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行(xing)補充交聯、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物和其他揮(hui)發性化(hua)(hua)合物以穩定(ding)硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項(xiang)性能(neng)。常用的(de)(de)設備有(you)開(kai)放式(shi)煉(lian)(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及真(zhen)空(kong)密煉(lian)(lian)機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)特(te)(te)征是高溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅(jin)是天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變(bian)化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配方(fang)可(ke)達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這(zhe)對(dui)航(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等十(shi)分穩定,在不加任何(he)添加劑的(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及化學(xue)(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧、二(er)氧化碳等氣體的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與(yu)人體組(zu)織不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)(te)別適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的(de)用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)(gong)業(ye)協(xie)會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)(gong)業(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下(xia)的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)單(dan)車(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)(gong)業(ye)對硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓(gu)勵自主(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件(jian)實現自主(zhu)化,《2012年度黨政機關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)車(che)型(xing)目(mu)錄(征求意見(jian)稿)》為(wei)自主(zhu)品牌(pai)(pai)擴大在(zai)政府采(cai)(cai)購的(de)(de)(de)市場份額(e),為(wei)改(gai)變目(mu)前國內(nei)政府采(cai)(cai)購以合(he)資品牌(pai)(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供了(le)保障。促進自主(zhu)品牌(pai)(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力保障。預測(ce)未(wei)來3年,我(wo)國室溫硫化硅橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)行(xing)業(ye)將以年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)大(da)(da)幅上漲,同時(shi)(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵(jian)原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)(chan)技術方(fang)面取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)(chan)技術在(zai)2005年前被幾家跨(kua)國公(gong)司(si)壟(long)斷,但(dan)目(mu)前我國已發(fa)展(zhan)成為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國,這(zhe)2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價(jia)格從2011年起開始低于石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗(zong)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成為廉(lian)價(jia)的(de)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao),并(bing)開始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)市場空間,同時(shi)(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)消費(fei)。