
硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子(zi)(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)(zi)上(shang)通常連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組(zu)成。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入則可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能工(gong)作。引(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期工(gong)作,稍(shao)高(gao)于200℃也能承受數周或(huo)更長時(shi)間仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透(tou)過率在(zai)(zai)合(he)成聚合(he)物(wu)中是較高(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫(yi)用(yong)(yong)領域(yu)應(ying)用(yong)(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通(tong)常按(an)固化
前(qian)的(de)形(xing)態分為(wei)固體硅(gui)橡膠(jiao)和(he)液體硅(gui)橡膠(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)(hua)溫度分為(wei)室溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao),高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao);按(an)所用單體的(de)不(bu)同,可(ke)分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用途(tu)的(de)不(bu)同又可(ke)分為(wei)通(tong)用型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力(li)型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展(zhan)史(shi)
硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高(gao)比表面積的(de)(de)氣相法白(bai)炭黑(hei)補強的(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成(cheng)功(gong),使硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升(sheng)到(dao)實用(yong)階段,奠(dian)定了(le)現代硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅烷合成(cheng)開始生(sheng)產硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)(yan)究始于1957年(nian)(nian),多家研(yan)(yan)究所和企業陸續開發出各種硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚(ju)硅氧(yang)烷變成彈(dan)性體(ti)(ti)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)成型的(de)(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)烷為生膠(jiao),混(hun)入補強填料(liao)、硫化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成彈(dan)性體(ti)(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)補強主要(yao)是(shi)(shi)各種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)數十倍(bei)。有(you)時為了降低成本或(huo)改善膠(jiao)料(liao)性能及賦(fu)予硫化(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)特(te)殊的(de)(de)(de)性能,也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫化(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種(zhong)(zhong)有(you)機過(guo)氧(yang)化(hua)物或(huo)加(jia)成反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型(xing)方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充交聯、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解產(chan)物(wu)和其他揮發(fa)性化(hua)合物(wu)以(yi)穩定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設備(bei)有開放式煉膠機、捏(nie)合機及真空密煉機。
主(zhu)要(yao)性(xing)能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征(zheng)是高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)和表面(mian)硬(ying)度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等十分穩定(ding),在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)有(you)(you)優(you)良(liang)的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物理機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物理機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與(yu)人體(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作用,對(dui)肌(ji)體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)非常(chang)少。特別適(shi)合作為醫(yi)用材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)新研究(jiu),增加有機(ji)硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大(da)幅(fu)度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)高(gao)都(dou)將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)增加。國(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)(zhu)品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)(zheng)機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意見(jian)稿)》為自主(zhu)(zhu)品牌擴(kuo)大(da)在(zai)政(zheng)(zheng)府(fu)采購的(de)(de)市場份額,為改變目前國(guo)內政(zheng)(zheng)府(fu)采購以合資(zi)品牌產品為主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促(cu)進(jin)自主(zhu)(zhu)品牌發(fa)展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力保障。預測未來3年,我國(guo)室溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)(shi)油(you)價(jia)格(ge)的(de)大(da)幅上(shang)漲,同時我(wo)國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產(chan)(chan)技術(shu)方面(mian)取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產(chan)(chan)技術(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公(gong)司壟斷,但目(mu)前我(wo)國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體第(di)1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起(qi)開(kai)(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)(kai)始大(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)消費(fei)。