
硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈由硅(gui)和氧原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通(tong)常(chang)連有(you)兩(liang)個有(you)機(ji)基團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基和少量乙(yi)烯基的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入可(ke)(ke)(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基及氰(qing)基的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入則可(ke)(ke)(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)(yin)入苯基后,可(ke)(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很(hen)突(tu)出(chu),在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)(ke)(ke)長期工(gong)作,稍高于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更(geng)長時(shi)間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)(ke)(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧氣透過率(lv)在(zai)合成聚(ju)合物中是(shi)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)(de)方法很多,通(tong)(tong)常按(an)固化前的(de)(de)形態分(fen)為(wei)固體(ti)(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室(shi)溫(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所(suo)用(yong)(yong)單體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)不同,可分(fen)為(wei)甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用(yong)(yong)途的(de)(de)不同又(you)可分(fen)為(wei)通(tong)(tong)用(yong)(yong)型(xing)、超(chao)耐低(di)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高強(qiang)力(li)型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世(shi)。1948年(nian),采用高(gao)(gao)比表(biao)面積(ji)的氣(qi)相法白(bai)炭黑補(bu)強的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成功(gong),使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到實用階段,奠定了(le)現代(dai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術的基(ji)(ji)礎。從二(er)(er)甲基(ji)(ji)二(er)(er)氯硅(gui)烷合成開始生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(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(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業化(hua)研究(jiu)始于(yu)1957年(nian),多家研究(jiu)所和企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸,其(qi)中(zhong)高(gao)(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧(yang)(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)過(guo)程(cheng)是(shi)經(jing)過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它(ta)主要以(yi)高(gao)分(fen)子量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入(ru)補(bu)強填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等(deng),在加熱加壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強主要是(shi)各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加數十(shi)倍。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善(shan)膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)(de)性(xing)能,也加入(ru)相(xiang)應的(de)(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種(zhong)有(you)機過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方(fang)法如圖所示。一次硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行高分子鏈(lian)的(de)交聯(lian)反應;二次硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行補充(chong)交聯(lian)、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產(chan)物和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)各項(xiang)性(xing)能(neng)。常用的(de)設備有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)強度僅是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)高溫(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬(ying)度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)玻璃(li)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一般為(wei)(wei)-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表(biao)明其低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業(ye)的(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)(ji)紫外(wai)線等(deng)(deng)十分穩(wen)定(ding),在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)良的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)(qi)體的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組(zu)織不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝(ning)血作用(yong)(yong),對肌體組(zu)織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合(he)作為(wei)(wei)醫用(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量(liang)
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產銷(xiao)分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研天下的(de)(de)(de)(de)新(xin)研究,增加有(you)(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大(da)幅度提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡膠需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政機關(guan)公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)(pin)牌擴大(da)在(zai)政府采購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)(guo)內政府采購以合資(zi)品(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面(mian)(mian)提供了(le)保(bao)(bao)障(zhang)。促進自主(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提供有(you)(you)力保(bao)(bao)障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian),我(wo)國(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術方面取得突破,有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術在(zai)2005年前被幾家(jia)跨(kua)國公司壟斷,但目前我(wo)國已發展成(cheng)為全球有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國,這2個方面原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起(qi)開(kai)始低于石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始大(da)規模替代石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)拓展有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。