
硅橡膠是指主(zhu)(zhu)鏈由硅和氧原子交替構成,硅原子上(shang)(shang)通(tong)常連(lian)有(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)(zhu)要由含(han)甲基(ji)(ji)(ji)和少(shao)量乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入可提高(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入則可提高(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)(wen)及耐油性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一(yi)般在-55℃下仍能(neng)工作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也很突出(chu),在180℃下可長期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數周(zhou)或更長時(shi)間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可耐300℃以上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧氣(qi)透(tou)過率在合(he)成聚合(he)物(wu)中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫用領域應(ying)用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)橡膠(jiao)分(fen)類的(de)方法很(hen)多,通常按固化前的(de)形態分(fen)為(wei)固體硅(gui)橡膠(jiao)和液體硅(gui)橡膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao);按所用單體的(de)不(bu)同,可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)等;按性(xing)能和用途(tu)的(de)不(bu)同又(you)可分(fen)為(wei)通用型(xing)(xing)(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠早期是由(you)美國(guo)(guo)以三(san)氯化鐵為催化劑合成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠產(chan)(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比表面(mian)積的(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠研制成(cheng)(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)性能躍(yue)升到(dao)(dao)實用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠生產(chan)(chan)技術的(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)(cheng)開始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯(si)、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)工業化研究始于(yu)1957年(nian)(nian),多家研究所和企業陸續開發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠。到(dao)(dao)2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠生產(chan)(chan)能力為135千(qian)噸,其中高溫膠100千(qian)噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)
高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)指聚硅氧烷變成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)聚甲(jia)基乙烯(xi)基硅氧烷為生膠(jiao),混(hun)入(ru)補強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)(ge)(ge)種類型的(de)白炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)數(shu)十(shi)倍(bei)。有(you)時為了降低(di)成(cheng)(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)(ge)種特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)入(ru)相應的(de)各(ge)(ge)(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)(ge)(ge)種有(you)機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成(cheng)型方法(fa)如圖所示。一次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充交(jiao)聯、驅除(chu)硫化(hua)(hua)劑分解產物和其他揮(hui)發(fa)性化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)設備有開(kai)放式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空(kong)密煉(lian)機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)(wu)(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)(qi)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異(yi)。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩定(ding),在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下,其(qi)(qi)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)(wu)(wu)味,無(wu)(wu)(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有抗凝血作用(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特(te)別適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的(de)用量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新研究,增加有機硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)(yi)大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安(an)全性(xing)能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)產(chan)量(liang)和單車(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增加。國(guo)(guo)(guo)家(jia)鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)零部件(jian)實(shi)現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)(zheng)機關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)車(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)(zheng)府采購的(de)(de)(de)市場份額(e),為(wei)改(gai)變目(mu)前國(guo)(guo)(guo)內政(zheng)(zheng)府采購以(yi)(yi)合資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌發(fa)展(zhan),國(guo)(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保(bao)障。預測未(wei)來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)(guo)室(shi)溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同時我(wo)(wo)國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料(liao)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)方(fang)面(mian)取得突破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)在2005年前(qian)被幾家(jia)跨國公司(si)壟斷,但目前(qian)我(wo)(wo)國已發展成(cheng)為全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)(da)(da)國,這(zhe)2個方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)(jia)格(ge)從2011年起開(kai)始低(di)于(yu)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價(jia)(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)(da)(da)拓展有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市場空間(jian),同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消費。