
硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通常連有兩個有機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期工作(zuo),稍(shao)高(gao)于(yu)200℃也(ye)能(neng)承(cheng)受(shou)數(shu)周或更長時間(jian)仍(reng)有彈性(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)合(he)(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)(he)物(wu)中是較(jiao)高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分類的(de)方法很多,通(tong)常按(an)固化(hua)(hua)(hua)前的(de)形態分為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度分為室(shi)溫(wen)硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單(dan)體的(de)不同(tong),可(ke)(ke)分為甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用(yong)途的(de)不同(tong)又可(ke)(ke)分為通(tong)用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美國以三氯(lv)化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采用高比表面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升(sheng)到(dao)實(shi)用階段,奠定(ding)了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二(er)(er)甲基(ji)二(er)(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國家(jia)有(you)美國。俄羅斯、德國、日本、韓(han)國和(he)中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研究始(shi)于1957年,多家(jia)研究所和(he)企業(ye)陸續開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年底(di),中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力(li)為135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈性體的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要(yao)以高(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)為(wei)(wei)生膠,混入(ru)補強(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)橡膠的(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是(shi)各(ge)(ge)種類(lei)型(xing)的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有(you)時為(wei)(wei)了降(jiang)低(di)成(cheng)本或(huo)改善膠料性能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)膠各(ge)(ge)種特殊的(de)(de)性能(neng),也加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)(ge)種有(you)機過(guo)氧化(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)高分子(zi)鏈的(de)交(jiao)聯反應;二(er)次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)補充(chong)交(jiao)聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)以穩(wen)定硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各項(xiang)性(xing)能。常(chang)用的(de)設備有(you)開放(fang)式煉(lian)(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空密煉(lian)(lian)機。
主要(yao)性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特(te)征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度(du)僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半(ban),但在(zai)(zai)200℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯(xian)變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業(ye)的(de)意(yi)義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十(shi)分穩定,在(zai)(zai)不加任何添加劑的(de)情況下(xia),就具有(you)(you)優良的(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優異的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等(deng)的(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧、二(er)氧化碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)組織(zhi)(zhi)不粘連,具有(you)(you)抗凝血(xue)作用,對(dui)肌體(ti)組織(zhi)(zhi)的(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少(shao)。特(te)別適合(he)作為醫用材(cai)料。
硅(gui)橡膠的用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分(fen)別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的用量約達2.0萬t。根據觀(guan)研天下(xia)的新研究,增加(jia)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的用量,可以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量和單(dan)車(che)(che)用量水平的提(ti)高都(dou)將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需求的增加(jia)。國(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實(shi)現自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用車(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府采購(gou)的市場份額,為改變目(mu)前國(guo)內(nei)政(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為主(zhu)的局面提(ti)供了保障。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的繁榮(rong)將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的應用提(ti)供有(you)力(li)保障。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以年(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我(wo)國(guo)(guo)在硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)(yuan)料(liao)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術在2005年前(qian)被(bei)幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)(guo)已發展(zhan)成為(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅單體第1大(da)國(guo)(guo),這2個方(fang)面(mian)原(yuan)(yuan)因使(shi)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始(shi)低于石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)規(gui)模替(ti)代(dai)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場(chang)空間(jian),同(tong)時將帶動硅油(you)(you)、硅烷偶聯劑和硅樹(shu)脂等其(qi)他有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。