
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通常(chang)連有兩(liang)個有機基(ji)團的(de)橡(xiang)膠。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主(zhu)要由含甲基(ji)和(he)少量(liang)乙(yi)烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)的(de)引(yin)入(ru)可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)耐高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)能(neng)(neng)(neng),三(san)氟(fu)丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)入(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)耐溫及(ji)耐油性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐低溫性(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作。引(yin)入(ru)苯基(ji)后(hou),可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)耐熱性(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下可長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周或更(geng)長(chang)時間仍有彈(dan)性(xing),瞬時可耐300℃以(yi)上(shang)的(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物中是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還具有生理惰性(xing)、不(bu)會導致凝血(xue)的(de)突(tu)出特性(xing),因此(ci)在(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的(de)方法(fa)很(hen)多,通常按固化
前的(de)(de)形(xing)態分(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao);按硫(liu)化溫度分(fen)為室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)的(de)(de)不(bu)同(tong),可(ke)分(fen)為甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)等(deng);按性(xing)能和(he)用(yong)途的(de)(de)不(bu)同(tong)又(you)可(ke)分(fen)為通用(yong)型(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)低溫型(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合成的。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比表面積的氣(qi)相法白(bai)炭黑(hei)補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(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)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的基(ji)(ji)礎。從(cong)二(er)甲基(ji)(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業(ye)化研究始于(yu)1957年,多家研究所和企業(ye)陸續開發(fa)出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠是(shi)(shi)(shi)指聚硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)變成彈性(xing)體(ti)的過(guo)程是(shi)(shi)(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型(xing)(xing)的。它主要(yao)以高分子量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)為(wei)生膠,混入補強填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下(xia)硫(liu)化(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠的補強主要(yao)是(shi)(shi)(shi)各種(zhong)類型(xing)(xing)的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠的強度增加數十倍。有(you)時(shi)為(wei)了(le)降低成本或改(gai)善(shan)膠料性(xing)能(neng)及賦(fu)予硫(liu)化(hua)膠各種(zhong)特(te)殊(shu)的性(xing)能(neng),也加入相應的各種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)(shi)(shi)各種(zhong)有(you)機(ji)過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)物或加成反(fan)應催(cui)化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成(cheng)型方(fang)法(fa)如圖所示。一次(ci)硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進(jin)行補充(chong)交聯、驅除硫化劑分解產物(wu)和其他(ta)揮發性化合物(wu)以穩定硫化膠的(de)(de)各項性能(neng)。常用的(de)(de)設備有開放式(shi)煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真空密(mi)煉(lian)機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境(jing)下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持(chi)一定的(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對航空(kong)、宇(yu)航工業(ye)的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩定,在(zai)不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組織不粘連,具(ju)有(you)抗凝血(xue)作用,對肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別適合作為醫(yi)用材料。
硅橡膠的用量(liang)
據中國汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同比(bi)分(fen)別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有(you)機(ji)硅材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度提高汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提高都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡膠需求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)增加。國家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年度黨政(zheng)機(ji)關公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌擴(kuo)大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)采(cai)(cai)購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變(bian)目前國內政(zheng)府(fu)采(cai)(cai)購以(yi)合資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提供(gong)了(le)保障。促進(jin)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌發(fa)展(zhan),國產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮(rong)將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提供(gong)有(you)力保障。預(yu)測未來3年,我國室(shi)溫硫化(hua)硅橡膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)年均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石油(you)(you)(you)(you)價格(ge)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同(tong)時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術方面取(qu)得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但(dan)目前(qian)我國已(yi)發(fa)展成(cheng)為全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國,這(zhe)2個(ge)方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起開始低(di)于石油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石油(you)(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)(da)規模替代石油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極(ji)大(da)(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。