
硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)原子交替(ti)構成(cheng),硅(gui)原子上(shang)通(tong)常連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)(ji)氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu)(chu),在(zai)(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時間仍(reng)有彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過(guo)率在(zai)(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中(zhong)是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出(chu)(chu)特性(xing),因此在(zai)(zai)醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)(fen)類(lei)的(de)(de)方法很多(duo),通(tong)常按(an)固化(hua)前的(de)(de)形(xing)態分(fen)(fen)(fen)為(wei)固體(ti)(ti)(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)(ti)(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)(fen)為(wei)室(shi)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)不同(tong),可分(fen)(fen)(fen)為(wei)甲基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性(xing)能和(he)用(yong)途的(de)(de)不同(tong)又可分(fen)(fen)(fen)為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以(yi)三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成的。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年,采用(yong)高比表面(mian)積的氣相(xiang)法(fa)白炭黑(hei)補強的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功(gong),使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的性(xing)能(neng)躍升到實(shi)用(yong)階段(duan),奠(dian)定了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合(he)成開始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化(hua)研究始(shi)于(yu)1957年,多家(jia)研究所(suo)和企業(ye)陸續(xu)開發(fa)出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能(neng)力為135千噸,其中高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈性體(ti)(ti)的(de)(de)(de)過程是經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要以(yi)高分子量的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體(ti)(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)主要是各種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性能(neng)(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能(neng)(neng),也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型(xing)方法(fa)如圖所示。一(yi)次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交聯反(fan)應;二次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充交聯、驅除硫(liu)化劑分(fen)解(jie)產物(wu)和其他揮發性化合(he)物(wu)以(yi)穩定硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)各項性能(neng)。常用的(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠(jiao)(jiao)機、捏合(he)機及(ji)真空密煉機。
主要(yao)性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)(du)(du)僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du)(du)(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這(zhe)對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩(wen)(wen)定,在不加任何添(tian)加劑的(de)(de)情況(kuang)下,就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳(tan)等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組織不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的(de)用(yong)量(liang)
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別達到(dao)1927.18萬輛和(he)(he)(he)1930.64萬輛,同(tong)比分(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀(guan)研天下的(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加(jia)有機硅(gui)(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可(ke)以(yi)大幅(fu)度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)擴大在(zai)(zai)政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)的(de)(de)市場份額(e),為(wei)改(gai)變目前國內政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)以(yi)合(he)資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)發展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保障。預(yu)測未來(lai)3年(nian),我(wo)國室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)非石(shi)油基(ji)合成橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油基(ji)合成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)(wei)石(shi)油價(jia)格的(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產技術方面取得(de)突(tu)破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產技術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷(duan),但(dan)目前我國(guo)(guo)已發(fa)展(zhan)成為(wei)(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)(zhe)2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始(shi)(shi)低于石(shi)油基(ji)合成橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)宗(zong)石(shi)油基(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)合成橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)(shi)大(da)規(gui)模替代石(shi)油基(ji)合成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)市場空間(jian),同(tong)時將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)消費。