
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要(yao)由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐高、低溫性(xing)(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐低溫性(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出,在180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高于(yu)200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長(chang)時間(jian)仍(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透過率在合成(cheng)聚合物中是較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝(ning)血(xue)的(de)(de)(de)(de)突(tu)出特(te)性(xing)(xing),因此在醫用領域應(ying)用廣泛。
主(zhu)要(yao)品種
硅橡膠分(fen)類的(de)方法很多(duo),通常按(an)固化
前(qian)的形態分為(wei)(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)和(he)液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)度分為(wei)(wei)室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)的不同,可分為(wei)(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)等;按(an)性能和(he)用(yong)途的不同又可分為(wei)(wei)通用(yong)型、超耐(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力(li)型、耐(nai)油(you)型、醫(yi)用(yong)型等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)早期是由(you)美國(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)(de)(de)(de)氣相法(fa)白(bai)炭黑補(bu)強的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)性能躍升(sheng)到實用階段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生產(chan)(chan)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)家(jia)(jia)有美國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多家(jia)(jia)研(yan)究所(suo)和企業陸續開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生產(chan)(chan)能力為135千(qian)噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠是指(zhi)聚硅氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以高分(fen)子量的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)烷為生膠,混(hun)入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅橡膠的(de)(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加數十倍(bei)。有時為了降低成(cheng)(cheng)本或改善(shan)膠料性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加入(ru)相應的(de)(de)(de)各種(zhong)添(tian)加劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各種(zhong)有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方(fang)法如(ru)圖所示(shi)。一次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反(fan)應(ying);二次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行補充交(jiao)聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)(liu)化劑分解(jie)產物(wu)(wu)和其他(ta)揮(hui)發性(xing)化合(he)物(wu)(wu)以穩定硫(liu)(liu)化膠的(de)各(ge)項性(xing)能。常(chang)用(yong)的(de)設備有開放(fang)式(shi)煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)特征是高(gao)溫(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)高(gao)溫(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)玻璃化溫(wen)度(du)一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達(da)-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這(zhe)對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩定(ding)(ding),在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具(ju)有優良的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳(tan)等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組織不粘連,具(ju)有抗凝血作用(yong)(yong),對肌(ji)體(ti)組織的(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適(shi)合作為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的(de)用量
據中國(guo)(guo)汽車(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年,汽車(che)(che)產銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同(tong)比(bi)分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽車(che)(che)工(gong)業硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)(gui)材料在汽車(che)(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)(ti)高汽車(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因此,汽車(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高都(dou)將(jiang)推(tui)動汽車(che)(che)工(gong)業對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自主品牌的(de)(de)汽車(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽車(che)(che)零部件實現(xian)自主化,《2012年度黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為自主品牌擴大在政(zheng)府采(cai)(cai)購(gou)的(de)(de)市場份額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)內政(zheng)府采(cai)(cai)購(gou)以合資品牌產品為主的(de)(de)局面提(ti)(ti)供(gong)了保障。促進自主品牌發(fa)展(zhan),國(guo)(guo)產汽車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供(gong)有(you)力(li)保障。預測未來(lai)3年,我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在汽車(che)(che)行業將(jiang)以年均(jun)20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非石油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),約占非石油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)(dan)因為(wei)石油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)大幅上漲(zhang),同(tong)時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)技(ji)(ji)術方面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)技(ji)(ji)術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)(dan)目前(qian)我國(guo)已(yi)發展成為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國(guo),這2個方面原(yuan)(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始低于石油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大宗石油(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),并開始大規模替代石油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)。這將極大拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)業的(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)消費。