
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和氧原子交(jiao)替構成,硅(gui)原子上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節(jie)組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)(yin)入(ru)(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)(yin)入(ru)(ru)則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)(yin)(yin)入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也(ye)很(hen)突出,在180℃下(xia)可(ke)長期(qi)工作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)承(cheng)受(shou)數周(zhou)或更長時(shi)間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧氣透過率在合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此在醫(yi)用(yong)(yong)領(ling)域(yu)應用(yong)(yong)廣泛。
主(zhu)要(yao)品種
硅橡膠(jiao)分類(lei)的方法很多,通(tong)常按固(gu)化
前的(de)形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫度分為(wei)室(shi)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用單體(ti)的(de)不(bu)同,可分為(wei)甲(jia)基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和(he)用途的(de)不(bu)同又(you)可分為(wei)通用型(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)、超(chao)耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是(shi)由(you)美國(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑合(he)成的(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用高比(bi)表(biao)面積的(de)氣(qi)相法白(bai)炭(tan)黑補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍升到實(shi)用階段,奠定了現(xian)代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅烷合(he)成開(kai)始生產(chan)(chan)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業化研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所(suo)和(he)企業陸續開(kai)發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)(gui)(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要以(yi)高(gao)分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料(liao)(liao)、硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱(re)加壓下硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要是各種類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加數十倍。有時為了降低成(cheng)(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)(liao)性(xing)能及賦(fu)予(yu)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各種特殊的(de)(de)性(xing)能,也(ye)加入相應的(de)(de)各種添加劑。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是各種有機過氧化(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方(fang)法如圖所示(shi)。一(yi)次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的目的是(shi)進行高(gao)分子鏈的交聯反應;二(er)次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的目的是(shi)進行補充(chong)交聯、驅(qu)除(chu)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑分解產物和其他(ta)揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的各項性能(neng)。常用(yong)的設備(bei)有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能無明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)溫(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能優(you)異(yi)。這(zhe)對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫外(wai)線等(deng)十(shi)分(fen)穩定(ding),在不加任何添(tian)加劑的(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)能比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)能優(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)(qi)體透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組織不粘連,具有抗凝血作用,對(dui)肌體組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適(shi)合作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協(xie)會(hui)統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷(xiao)分別達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量約(yue)達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量,可以(yi)(yi)大(da)幅度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡膠需求的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大(da)在政府采(cai)購的(de)(de)(de)(de)(de)市場份額,為改變目前國(guo)(guo)內政府采(cai)購以(yi)(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供了保障。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌發(fa)展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提供有(you)力(li)保障。預測(ce)未來(lai)3年,我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)(yi)年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上漲(zhang),同(tong)時(shi)我國(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)(yuan)料(liao)有(you)機硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術方面(mian)(mian)取得(de)突破,有(you)機硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公司壟(long)斷,但目前(qian)我國(guo)(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為全球有(you)機硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)第(di)1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個方面(mian)(mian)原(yuan)(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開始低(di)于石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)(da)拓展有(you)機硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他(ta)有(you)機硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。