
硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)和(he)(he)氧原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠主要由含甲基(ji)和(he)(he)少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫性能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油(you)性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)低(di)溫性能(neng)(neng)良好(hao),一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性能(neng)(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受(shou)數周或更長時(shi)間仍有(you)彈性,瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透氣性好(hao),氧氣透過率在(zai)合成聚合物中是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠還具有(you)生(sheng)理(li)惰性、不會導(dao)致凝血(xue)的(de)(de)(de)(de)突出特性,因(yin)此(ci)在(zai)醫用領域應(ying)用廣泛。
主要(yao)品種(zhong)
硅橡膠分類的(de)方法很多,通常按固(gu)化(hua)
前的形(xing)態分為固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)度分為室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用單體的不(bu)同,可(ke)分為甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用途(tu)的不(bu)同又(you)可(ke)分為通用型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)以(yi)三氯化鐵(tie)為(wei)催(cui)化劑合成的。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比表面積的氣(qi)相法(fa)白炭黑補強的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到實用(yong)階段,奠定了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技術的基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)烷合成開始(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家(jia)有(you)美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化研究(jiu)始(shi)于1957年,多(duo)家(jia)研究(jiu)所和企業(ye)陸續(xu)開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千(qian)噸,其中高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷(wan)變(bian)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的。它主要(yao)以(yi)高(gao)分子量的聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)(wei)生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的補強(qiang)主要(yao)是(shi)各(ge)(ge)種類型的白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十(shi)倍。有時(shi)為(wei)(wei)了(le)降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或(huo)(huo)改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦(fu)予(yu)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特(te)殊的性(xing)能,也加(jia)入(ru)相(xiang)應的各(ge)(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)(ge)種有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或(huo)(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)(jin)行高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應(ying);二次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)(jin)行補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的(de)各項性能。常(chang)用的(de)設(she)備有(you)開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這(zhe)對(dui)(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等十分穩定(ding),在(zai)不(bu)加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就(jiu)具(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體組織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝(ning)血作用(yong),對(dui)(dui)肌(ji)體組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)(chang)少。特(te)別適合作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量(liang)
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協會統(tong)計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約(yue)達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以(yi)大(da)幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)提(ti)高都(dou)將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨(dang)政機關公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)擴大(da)在(zai)政府采購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前(qian)國(guo)(guo)(guo)內政府采購以(yi)合資品牌(pai)產品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)(mian)提(ti)供了保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)發展,國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有(you)力保障。預測未(wei)來(lai)3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大幅上漲,同時我國在(zai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方面取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)2005年前(qian)(qian)被幾家跨國公司(si)壟(long)斷,但目前(qian)(qian)我國已發展成(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)單體第1大國,這2個方面原因(yin)使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年起開(kai)始低于石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為大宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始大規模(mo)替代石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大拓展有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費。