
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)(he)氧原子交(jiao)替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有兩個有機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲(jia)基和(he)(he)少量(liang)乙烯(xi)基的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基的(de)(de)引入(ru)可提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙(bing)基及(ji)氰基的(de)(de)引入(ru)則可提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能良好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍能工(gong)作。引入(ru)苯基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)能也(ye)很(hen)突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可長(chang)期(qi)工(gong)作,稍(shao)高于200℃也(ye)能承(cheng)受數周或更長(chang)時間仍有彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透(tou)過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是(shi)較高的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域應(ying)用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類(lei)的方(fang)法很多,通常按(an)固化(hua)
前的形(xing)態(tai)分(fen)為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所(suo)用(yong)單(dan)體的不同,可分(fen)為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng)(deng);按性(xing)能和(he)用(yong)途的不同又可分(fen)為通用(yong)型(xing)、超(chao)耐低(di)溫(wen)型(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國以(yi)三氯(lv)化鐵(tie)為(wei)催(cui)化劑(ji)合(he)成(cheng)的。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高(gao)比(bi)表面積(ji)的氣相(xiang)法白炭黑(hei)補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的基礎(chu)。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國家有美(mei)國。俄羅斯、德國、日(ri)本、韓國和中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業(ye)化研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年,多家研(yan)究(jiu)所和企業(ye)陸續開(kai)(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千噸,其中高(gao)溫(wen)膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)(shi)經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要以高分子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)補強主要是(shi)(shi)各種類(lei)型的(de)(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)數十倍(bei)。有時(shi)為了降低(di)成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種特殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)入相(xiang)應的(de)(de)(de)各種添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)(shi)各種有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示。一(yi)次硫(liu)(liu)(liu)化的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)是(shi)進行高分子鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)(liu)(liu)化的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)是(shi)進行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)(liu)(liu)化劑分解(jie)產物和(he)其他揮發性(xing)化合物以穩(wen)定硫(liu)(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)(de)各項(xiang)性(xing)能。常(chang)用的(de)(de)設備有開放式(shi)煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯(xian)變(bian)化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線(xian)等十分穩定,在不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳等氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對肌體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合(he)作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)產銷分別達到(dao)1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業硅橡膠的(de)(de)用量(liang)約達2.0萬t。根據觀(guan)研天下的(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加(jia)有機硅材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)零部件方面(mian)的(de)(de)用量(liang),可(ke)以(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)產量(liang)和(he)單(dan)車(che)用量(liang)水平(ping)的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業對硅橡膠需求的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)車(che)零部件實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務用車(che)選用車(che)型(xing)目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)改變(bian)目(mu)前國(guo)(guo)(guo)內政(zheng)府采購以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保障(zhang)。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)業的(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠的(de)(de)應用提(ti)供有力保障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油(you)(you)(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)(tong)時我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術方面(mian)取(qu)得突(tu)破(po),有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司(si)壟(long)斷,但(dan)目(mu)前我國(guo)已發展成(cheng)為全球(qiu)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費。