
硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交(jiao)替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有兩個有機基(ji)團的橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含(han)甲基(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)的硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)的引(yin)入(ru)可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的引(yin)入(ru)則可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油(you)性能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)良好(hao)(hao),一(yi)般(ban)在-55℃下(xia)(xia)仍能(neng)(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的耐(nai)熱性能(neng)(neng)(neng)也很(hen)突出,在180℃下(xia)(xia)可長期工(gong)作,稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周或更長時間仍有彈性,瞬時可耐(nai)300℃以上的高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的透氣(qi)性好(hao)(hao),氧(yang)氣(qi)透過率(lv)在合成(cheng)(cheng)聚合物中是較(jiao)高(gao)的。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性、不(bu)會導致凝(ning)血的突出特性,因此(ci)在醫用領域應用廣(guang)泛。
主要(yao)品種
硅橡(xiang)膠分(fen)類的方法很多,通常按(an)固(gu)化
前的形(xing)態(tai)分(fen)(fen)為(wei)固(gu)體硅橡(xiang)(xiang)膠和(he)液(ye)體硅橡(xiang)(xiang)膠;按硫(liu)化(hua)溫度分(fen)(fen)為(wei)室溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠;按所用(yong)單體的不同,可(ke)分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠等(deng);按性(xing)能和(he)用(yong)途的不同又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)通(tong)用(yong)型、超耐(nai)低溫型、超耐(nai)高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐(nai)油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是(shi)由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵為(wei)催化(hua)(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面(mian)積的(de)(de)(de)(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階(jie)段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技(ji)術的(de)(de)(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)(jia)有美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯(si)、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)工業化(hua)(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多家(jia)(jia)研(yan)究所和企(qi)業陸續開(kai)發(fa)出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能(neng)力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚硅氧(yang)烷(wan)變(bian)成(cheng)彈(dan)性體(ti)的過程是(shi)(shi)經(jing)過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的。它(ta)主要以(yi)高(gao)分(fen)子量(liang)的聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在(zai)加熱加壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的補(bu)強(qiang)主要是(shi)(shi)各(ge)種類(lei)型(xing)的白炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的強(qiang)度增加數十(shi)倍(bei)。有時(shi)為(wei)了降(jiang)低(di)成(cheng)本或(huo)(huo)改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性能及(ji)賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特(te)殊的性能,也加入相應(ying)的各(ge)種添加劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各(ge)種有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)(huo)加成(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方(fang)法如圖所示(shi)。一(yi)次硫化(hua)的目的是進行高分子鏈的交聯反應;二(er)次硫化(hua)的目的是進行補充交聯、驅(qu)除硫化(hua)劑分解產(chan)物和其(qi)他(ta)揮(hui)發性化(hua)合(he)(he)物以(yi)穩(wen)定硫化(hua)膠的各(ge)項性能。常用的設備有開放(fang)式(shi)煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合(he)(he)機(ji)及(ji)真(zhen)空密(mi)煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅(jin)是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)高溫(wen)環(huan)境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度(du)一(yi)般(ban)為(wei)(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)(you)異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)紫外(wai)線等(deng)十分(fen)穩定(ding),在(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)情況下,就(jiu)具(ju)有優(you)(you)(you)良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好(hao)。(5)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)下,其物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)(you)于(yu)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)氣體的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組(zu)(zu)織不(bu)粘連(lian),具(ju)有抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌體組(zu)(zu)織的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作(zuo)為(wei)(wei)醫(yi)用材料。
硅(gui)橡膠的用量
據中國汽車(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽車(che)產銷(xiao)分別達到1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同(tong)比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽車(che)工業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加(jia)有(you)(you)機硅材料在汽車(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用量(liang),可以大幅度(du)提高汽車(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽車(che)產量(liang)和(he)單車(che)用量(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽車(che)工業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽車(che)發展,關鍵汽車(che)零(ling)部件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)(zheng)機關公務用車(che)選用車(che)型目錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前國內政(zheng)(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發展,國產汽車(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽車(che)膠的(de)(de)(de)應用提供有(you)(you)力保障(zhang)。預測(ce)未來3年(nian),我國室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠在汽車(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)非(fei)(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非(fei)(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)(guo)在硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術方面取得突(tu)破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公(gong)司壟斷,但(dan)目前(qian)我國(guo)(guo)已(yi)發展(zhan)成(cheng)為全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)單體第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面原(yuan)因(yin)使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開(kai)始低于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅約(yue)(yue)為大(da)宗石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)樹脂等(deng)其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)消費(fei)。