
硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上(shang)通常連有(you)兩個(ge)有(you)機(ji)基團的(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由(you)含甲(jia)基和少量乙(yi)烯基的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成。苯基的(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基及(ji)氰基的(de)引(yin)入(ru)則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也(ye)很(hen)突出(chu),在(zai)(zai)180℃下可長(chang)期(qi)工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數周(zhou)或(huo)更長(chang)時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)(zai)合(he)(he)成聚(ju)合(he)(he)物中(zhong)是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還(huan)具有(you)生(sheng)理惰(duo)性(xing)、不會導致凝血的(de)突出(chu)特性(xing),因(yin)此(ci)在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛。
主要(yao)品種(zhong)
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的方法很(hen)多,通常按(an)(an)固(gu)化(hua)前的形態(tai)分為固(gu)體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)(he)液體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度分為室(shi)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用單體的不同(tong),可分為甲基(ji)(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能和(he)(he)用途的不同(tong)又(you)可分為通用型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用高比表(biao)面積的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍(yue)升到實(shi)用階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有(you)美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究(jiu)始于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續開發(fa)出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)(gui)氧烷(wan)變成彈性(xing)體的(de)(de)(de)過程是經(jing)過高溫(110-170℃)硫化成型(xing)的(de)(de)(de)。它主要以高分子量的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強填料(liao)、硫化劑(ji)(ji)等(deng),在加熱加壓下硫化成彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強主要是各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)增加數十倍。有時(shi)為(wei)了降(jiang)低(di)成本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫化膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)(de)性(xing)能,也加入相應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加劑(ji)(ji)。硫化劑(ji)(ji)是各(ge)種(zhong)有機(ji)過氧化物或加成反應(ying)催化劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型(xing)方法如圖所(suo)示。一(yi)次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行高(gao)分子(zi)鏈的(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行補充交聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分解產(chan)物和(he)其他揮發性化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)各(ge)項性能(neng)。常用(yong)的(de)設(she)備有開(kai)放(fang)式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在(zai)(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變(bian)化。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫度一般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可(ke)達-100℃,表明其(qi)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異(yi)。這對(dui)(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)(deng)十分(fen)穩(wen)定,在(zai)(zai)(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)情況下(xia),就具有優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優異(yi)的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫下(xia)的(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)低溫下(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于(yu)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)(deng)氣體(ti)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與(yu)人體(ti)組織不(bu)粘連,具有抗凝血作(zuo)用,對(dui)(dui)肌(ji)體(ti)組織的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別(bie)適合作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠的用(yong)量(liang)
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同(tong)比分別增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究(jiu),增加(jia)(jia)有機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以(yi)(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)。國家鼓勵自主品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)實現自主化(hua),《2012年度黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求意見(jian)稿)》為(wei)(wei)自主品(pin)牌(pai)擴大在政府采購(gou)(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目前國內(nei)政府采購(gou)(gou)以(yi)(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)局(ju)面(mian)提(ti)供了(le)保障。促(cu)進(jin)自主品(pin)牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力(li)保障。預測未來3年,我國室(shi)溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消費(fei)(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術方面(mian)取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術在2005年(nian)前(qian)(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前(qian)(qian)我國(guo)已發展成(cheng)為全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo),這2個方面(mian)原(yuan)(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始低于(yu)石(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間(jian),同(tong)時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)(fei)。