
硅橡膠是指主鏈由硅和(he)氧(yang)(yang)原子交(jiao)替構成(cheng)(cheng),硅原子上通常連有兩個(ge)有機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅氧(yang)(yang)鏈節組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好(hao)(hao),一般(ban)在-55℃下仍能工(gong)(gong)作(zuo)。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很(hen)突出(chu),在180℃下可(ke)長期工(gong)(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能承受數周或更長時間仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)好(hao)(hao),氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)透(tou)過率在合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠(jiao)分類的方法(fa)很(hen)多(duo),通常按固化
前的形態分(fen)(fen)為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫度分(fen)(fen)為室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所(suo)用(yong)單(dan)體的不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)為甲基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和用(yong)途(tu)的不(bu)同(tong)又可分(fen)(fen)為通用(yong)型、超(chao)耐低溫型、超(chao)耐高(gao)溫型、高(gao)強(qiang)力型、耐油型、醫用(yong)型等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)以(yi)三氯化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用高(gao)比(bi)表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階段(duan),奠(dian)定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術的(de)(de)基礎(chu)。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)(hua)研(yan)究始于(yu)1957年(nian)(nian),多家研(yan)究所(suo)和(he)企業(ye)陸續開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠是指聚(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)彈性體(ti)的(de)(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它(ta)主(zhu)要以高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧烷為生膠,混入補(bu)(bu)強(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)劑等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)補(bu)(bu)強(qiang)主(zhu)要是各種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)增(zeng)加(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)本或改善膠料性能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)膠各種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能(neng),也加(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)劑是各種(zhong)(zhong)有(you)機(ji)過氧化(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化劑分(fen)解產物和其他揮(hui)發(fa)性(xing)(xing)化合物以穩(wen)定硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)各(ge)項(xiang)性(xing)(xing)能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏(nie)合機及真(zhen)空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)(gao)溫穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)(chang)溫下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫環(huan)境下,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無(wu)明顯變化。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化溫度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明其低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優異。這對(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外(wai)線等(deng)十分(fen)穩定,在(zai)不(bu)加任(ren)何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就具有優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫下的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫下,其物(wu)理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘連,具有抗(kang)凝(ning)血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合作(zuo)為醫(yi)用(yong)(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用(yong)量
據(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協(xie)會(hui)統(tong)計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)新研(yan)究(jiu),增(zeng)加(jia)(jia)有(you)機(ji)硅材(cai)料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件(jian)方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量,可以大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)。國家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機(ji)關公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大在政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目(mu)前國內(nei)政(zheng)府采(cai)購以合資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有(you)力保障。預(yu)測未(wei)來(lai)3年(nian)(nian),我(wo)國室(shi)溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術方面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨(kua)國公司壟斷,但目(mu)前(qian)我國已發(fa)展成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全(quan)球有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國,這2個方面原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從(cong)2011年(nian)起開始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開始大(da)規模替(ti)代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。