
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)和氧原(yuan)(yuan)子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子上通常(chang)連有兩個有機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)主要由含(han)甲基(ji)(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)(wen)性能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)良好,一般(ban)在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作(zuo)(zuo)。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性能(neng)(neng)也(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作(zuo)(zuo),稍高于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受(shou)數(shu)周(zhou)或更長(chang)時間(jian)仍有彈(dan)性,瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性好,氧氣透過率在(zai)合(he)(he)成(cheng)聚合(he)(he)物(wu)中是(shi)較高的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有生理惰(duo)性、不會(hui)導致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)(de)突(tu)出特(te)性,因此在(zai)醫用領域應用廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分類(lei)的方法(fa)很多,通常(chang)按固化前的形態分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)(wen)度分為室溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體(ti)的不同,可分為甲基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)途的不同又可分為通用(yong)型、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型、超耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)型、高(gao)(gao)強力型、耐(nai)油型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯(lv)(lv)化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合(he)成的(de)(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比(bi)表面(mian)積的(de)(de)(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能躍升到實用階(jie)段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)(lv)硅(gui)烷合(he)成開(kai)始生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)化(hua)研究(jiu)始于1957年(nian)(nian),多家研究(jiu)所和企(qi)業(ye)陸(lu)續開(kai)發(fa)出各(ge)種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千噸,其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強填料、硫(liu)化劑(ji)等,在(zai)加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)化成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強主(zhu)要是(shi)各種類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數(shu)十倍。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)本或改(gai)善(shan)膠(jiao)(jiao)料性(xing)(xing)能及(ji)賦予硫(liu)化膠(jiao)(jiao)各種特殊(shu)的(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入相(xiang)應(ying)的(de)(de)各種添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是(shi)各種有(you)機過氧化物或加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催化劑(ji)。
加(jia)工(gong)成型方法如圖所(suo)示(shi)。一(yi)次硫化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交(jiao)聯反應;二次硫化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)補充(chong)交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑分解(jie)產物(wu)和其他(ta)揮發性化(hua)合(he)物(wu)以(yi)穩定硫化(hua)膠(jiao)的(de)各(ge)項性能。常用的(de)設備有(you)開放式煉(lian)膠(jiao)機(ji)(ji)、捏合(he)機(ji)(ji)及真空密煉(lian)機(ji)(ji)。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變(bian)化(hua)(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩定,在(zai)(zai)不加(jia)任(ren)何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(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(ye)非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與(yu)人(ren)體組織不粘連(lian),具(ju)(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為(wei)醫(yi)用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量
據(ju)中(zhong)國汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷(xiao)分別(bie)達到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研天下(xia)的(de)(de)(de)新研究(jiu),增加有機硅(gui)(gui)(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)(jian)方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可以大幅度提高汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量和單車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)提高都(dou)將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增加。國家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨(dang)政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在(zai)政府(fu)采購的(de)(de)(de)市場份額,為改變目前國內政府(fu)采購以合(he)資品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發展,國產(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提供有力保(bao)障。預測未來3年(nian)(nian),我國室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)料有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技術方(fang)面取(qu)得突破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技術在(zai)2005年前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前我國(guo)已發(fa)展(zhan)成(cheng)為全(quan)球(qiu)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這2個方(fang)面原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起(qi)開始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為大(da)(da)宗(zong)石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規(gui)模替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間(jian),同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。