
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲(jia)基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組(zu)成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍(reng)能工(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能也很突(tu)出,在(zai)180℃下可長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能承受數周或更長時間(jian)仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透過率在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)(de)突(tu)出特(te)性(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的(de)方法很多,通常按固化(hua)前的(de)形(xing)態分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用單體的(de)不同,可分為(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性(xing)能和用途的(de)不同又可分為(wei)通用型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)以三氯化鐵(tie)為催(cui)化劑(ji)合成的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面積的(de)(de)(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)(de)(de)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成功(gong),使硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能躍(yue)升(sheng)到(dao)實用(yong)階段,奠定了現代硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)基(ji)礎。從二(er)(er)甲基(ji)二(er)(er)氯硅烷合成開始生(sheng)產(chan)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工(gong)業(ye)化研(yan)究始于1957年(nian),多(duo)家研(yan)究所和企(qi)業(ye)陸續開發出(chu)各種(zhong)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)(shi)(shi)指聚硅氧(yang)烷變成彈性體(ti)的(de)(de)(de)過程是(shi)(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成型的(de)(de)(de)。它主要以高分子量(liang)的(de)(de)(de)聚甲(jia)基乙(yi)烯基硅氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)等,在加熱加壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成彈性體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)主要是(shi)(shi)(shi)各(ge)(ge)種類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加數十倍。有(you)時(shi)為了降低成本或改善膠(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)(de)(de)性能,也加入相應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種添加劑(ji)(ji)(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)(shi)各(ge)(ge)種有(you)機(ji)過氧(yang)化(hua)物或加成反應(ying)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)。
加工成型方(fang)法如圖所示(shi)。一次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)高分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交聯反(fan)應;二次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)補充交聯、驅除硫化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩(wen)定硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)各(ge)項(xiang)性能。常用的(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十(shi)分穩(wen)定(ding)(ding),在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫下(xia),其物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與(yu)人體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有抗凝血作用,對肌(ji)體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作為(wei)醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協(xie)會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研天(tian)下的(de)新(xin)研究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅(fu)度(du)提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)提高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需(xu)求的(de)增(zeng)加(jia)。國家(jia)鼓勵(li)自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實(shi)現自(zi)主化(hua),《2012年(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)的(de)市場份額,為(wei)改變目前國內政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)以(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為(wei)主的(de)局面提供(gong)了保障(zhang)。促(cu)進自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)發展,國產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)(yong)提供(gong)有力保障(zhang)。預測未來3年(nian)(nian),我國室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同時我國(guo)(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術方面取(qu)得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球(qiu)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國(guo)(guo)(guo),這(zhe)2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開(kai)始低(di)于石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為大宗(zong)石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大規模(mo)替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。