
硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原子交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原子上通常連有兩個有機基團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲(jia)基和少量乙烯基的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組(zu)成(cheng)(cheng)。苯基的(de)引(yin)(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能,三(san)氟(fu)丙基及氰基的(de)引(yin)(yin)入(ru)則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)能良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能工(gong)作(zuo)。引(yin)(yin)入(ru)苯基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能也(ye)很突出,在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也(ye)能承受數周或更長(chang)時(shi)間仍(reng)有彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率在(zai)合(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)物中(zhong)是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有生理惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的(de)方法(fa)很多,通常(chang)按固(gu)化
前的形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化(hua)溫度(du)分為(wei)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)的不同,可分為(wei)甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途的不同又可分為(wei)通用(yong)型、超(chao)耐低溫型、超(chao)耐高(gao)溫型、高(gao)強力(li)型、耐油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以三(san)氯(lv)化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合成的。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采(cai)用高比表面積(ji)的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性(xing)能躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的基礎。從二甲(jia)基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開始(shi)生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和(he)中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業化(hua)(hua)研(yan)究始(shi)于1957年,多家研(yan)究所(suo)和(he)企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要(yao)以高(gao)分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠,混(hun)入補強填料、硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)補強主要(yao)是(shi)各種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)強度(du)增加(jia)數十倍(bei)。有時為(wei)了降低成(cheng)本(ben)或(huo)改善膠料性(xing)(xing)能及(ji)賦予(yu)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)有機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工(gong)成型(xing)方法如(ru)圖所示。一(yi)次(ci)(ci)硫化(hua)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)交(jiao)聯(lian)反(fan)應(ying);二次(ci)(ci)硫化(hua)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)進行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除(chu)硫化(hua)劑分解產物(wu)和其(qi)他(ta)揮發(fa)性化(hua)合(he)物(wu)以穩定硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)(de)(de)設備有開放(fang)式煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真空密(mi)煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可(ke)達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外(wai)線等十分穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加任(ren)何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學(xue)(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人(ren)體組織不(bu)粘連,具有(you)抗凝血作用,對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特別(bie)適合作為醫用材料(liao)。
硅橡膠的(de)用(yong)量
據中國(guo)汽車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達(da)到(dao)1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有(you)機(ji)硅材(cai)料在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方(fang)面的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅度提(ti)(ti)高汽車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)提(ti)(ti)高都(dou)將推動汽車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡膠需(xu)求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵(jian)汽車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)(zheng)機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意見(jian)稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)市場份(fen)額,為改(gai)變目(mu)前國(guo)內政(zheng)(zheng)府采(cai)購(gou)以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)產品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)局(ju)面提(ti)(ti)供了保障(zhang)。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)產汽車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將為汽車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提(ti)(ti)供有(you)力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)室(shi)溫(wen)硫化硅橡膠在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同時我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)方面取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)在2005年前(qian)被幾家(jia)跨國(guo)公(gong)司壟斷,但目前(qian)我國(guo)已發(fa)展(zhan)成為全(quan)球有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大(da)(da)國(guo),這2個方面原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起(qi)開始低(di)于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為廉價(jia)的(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其(qi)他有機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)消費。