
硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)(he)氧原子交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原子上通常連(lian)有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要(yao)由(you)含甲基(ji)和(he)(he)少量(liang)乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)(wen)及(ji)(ji)耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能良好(hao),一(yi)般在-55℃下仍能工(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能也很突出,在180℃下可長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能承(cheng)受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透過率在合成(cheng)聚合物中是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)突出特(te)性(xing)(xing),因此(ci)在醫用領(ling)域應用廣泛。
主要(yao)品種
硅橡膠分類的(de)方法很多,通常(chang)按固化(hua)
前的(de)形態分(fen)為(wei)(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的(de)不同,可分(fen)為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和用(yong)途(tu)的(de)不同又可分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)以三(san)氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成的(de)(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)(gao)比表面積的(de)(de)(de)(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補強的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)躍升到實(shi)用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)業(ye)化(hua)研(yan)(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)(yan)究所和企業(ye)陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千噸,其中高(gao)(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性體的過(guo)(guo)程(cheng)是經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的。它主(zhu)(zhu)要(yao)以(yi)高分子(zi)量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)補(bu)強(qiang)填(tian)料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的補(bu)強(qiang)主(zhu)(zhu)要(yao)是各種(zhong)(zhong)類型的白炭黑(hei),可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的性能,也加(jia)入(ru)相應的各種(zhong)(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是各種(zhong)(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)物或加(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)劑。
加工成型方法如圖所示(shi)。一次(ci)硫化(hua)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)(de)(de)(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫化(hua)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是進(jin)行補(bu)充交聯(lian)、驅除硫化(hua)劑(ji)分解產物和(he)其他(ta)揮發性(xing)化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的(de)(de)(de)(de)各項(xiang)性(xing)能。常用的(de)(de)(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及真空(kong)密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表明(ming)其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這(zhe)對航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等十分穩定,在(zai)不(bu)(bu)加(jia)任何添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)良(liang)的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫下(xia)的(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫和-50℃的(de)(de)低(di)溫下(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組織不(bu)(bu)粘(zhan)連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作(zuo)用,對肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別適合(he)作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同(tong)比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬t。根據(ju)觀研天下(xia)的(de)(de)(de)(de)新研究,增加有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方(fang)面的(de)(de)(de)(de)用(yong)量,可以(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性(xing)能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單(dan)車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自主品牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan)(zhan),關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實現自主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)(wei)自主品牌(pai)擴大(da)在政(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府采購以(yi)合資品牌(pai)產(chan)品為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促進自主品牌(pai)發展(zhan)(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有力保障。預測(ce)未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以(yi)年(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要(yao)的(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油(you)(you)(you)價格(ge)的(de)大(da)幅上漲,同時我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)生(sheng)產(chan)技術方(fang)面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)2005年前被幾(ji)家跨國公司壟斷(duan),但(dan)目前我國已發展成(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大(da)國,這2個方(fang)面原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價格(ge)從2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價的(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)市場(chang)空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)消(xiao)費。