
硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)(yang)原子(zi)交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)原子(zi)上通常連有兩個(ge)有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)節組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好(hao)(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下仍能工作(zuo)。引入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)能也很突出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能承(cheng)受(shou)數周或更長時間仍有彈(dan)性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好(hao)(hao),氧(yang)(yang)氣(qi)透(tou)過率(lv)在(zai)(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此(ci)在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分類(lei)的(de)(de)方法很多,通(tong)常(chang)按固化前的(de)(de)形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化溫度分為(wei)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用單體(ti)的(de)(de)不同,可分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和用途的(de)(de)不同又(you)可分為(wei)通(tong)用型、超耐(nai)低(di)溫型、超耐(nai)高溫型、高強(qiang)力型、耐(nai)油(you)型、醫用型等等。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早(zao)期是(shi)由美國(guo)(guo)以三(san)氯化鐵為催(cui)化劑(ji)合成的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用(yong)高比表面(mian)積(ji)的(de)氣相法白炭黑補強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)性(xing)能躍升到(dao)實用(yong)階段,奠(dian)定了現代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合成開始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)工業(ye)化研究(jiu)始(shi)于1957年(nian)(nian),多家(jia)研究(jiu)所和(he)企業(ye)陸續開發(fa)出(chu)各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力(li)為135千(qian)噸(dun),其中高溫膠(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高(gao)溫(wen)硫化硅橡膠
高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈性體的過程(cheng)是經過高(gao)溫(110-170℃)硫化成(cheng)型的。它主(zhu)要以高(gao)分子(zi)量的聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強(qiang)填(tian)料、硫化劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫化成(cheng)彈性體。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的補強(qiang)主(zhu)要是各(ge)(ge)(ge)種類(lei)型的白炭(tan)黑,可(ke)使硫化膠(jiao)(jiao)的強(qiang)度增加(jia)數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫化膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)(ge)種特(te)殊(shu)的性能,也加(jia)入(ru)相應的各(ge)(ge)(ge)種添加(jia)劑。硫化劑是各(ge)(ge)(ge)種有(you)機(ji)過氧化物或加(jia)成(cheng)反應催化劑。
加工成(cheng)型方法如圖所(suo)示(shi)。一次硫(liu)(liu)(liu)化(hua)的目(mu)的是進行(xing)高分子鏈的交(jiao)聯反應;二次硫(liu)(liu)(liu)化(hua)的目(mu)的是進行(xing)補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)合物以(yi)穩定(ding)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠的各(ge)項性能。常用的設備有開(kai)放式煉(lian)膠機、捏合機及真空(kong)密煉(lian)機。
主(zhu)要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變(bian)化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方(fang)可達(da)-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這(zhe)對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)(yang)及紫外線(xian)等(deng)(deng)十分穩(wen)定,在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)(you)(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)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(fei)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)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)(yang)化碳等(deng)(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)有(you)(you)(you)抗凝血作用,對(dui)肌(ji)體(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)協(xie)會統計(ji),2012年,汽(qi)車(che)(che)產銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同(tong)比分(fen)別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)零部(bu)件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅度(du)(du)提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動汽(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)(de)增加。國家鼓勵自主品(pin)(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)零部(bu)件實現自主化(hua)(hua),《2012年度(du)(du)黨政機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為自主品(pin)(pin)(pin)牌擴大在(zai)政府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為改變目前國內政府采(cai)購(gou)以(yi)合資品(pin)(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)(pin)為主的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了(le)保障(zhang)。促(cu)進(jin)自主品(pin)(pin)(pin)牌發(fa)展,國產汽(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)(ti)供有(you)力保障(zhang)。預測未來3年,我國室(shi)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)年均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非石(shi)(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)(fei)量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同時(shi)我(wo)國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術(shu)方面取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術(shu)在2005年前(qian)(qian)被幾家跨國公(gong)司壟(long)斷,但(dan)目前(qian)(qian)我(wo)國已發展(zhan)(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為全球(qiu)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國,這2個(ge)方面原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開(kai)始低(di)于石(shi)(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)(yue)為大宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始大規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大拓展(zhan)(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶(dai)動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)(fei)。