
硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上通(tong)常連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)膠。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主要由含甲(jia)基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)(nai)油(you)性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)工作。引入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時(shi)間(jian)仍有彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)透氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透過率(lv)在(zai)合成聚合物中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還具(ju)有生理(li)惰性(xing)、不(bu)會導致凝(ning)血的(de)突出特性(xing),因此(ci)在(zai)醫(yi)用領域應(ying)用廣泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類(lei)的方法很多,通常按(an)(an)固化(hua)前的形(xing)態分(fen)為固體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫度分(fen)為室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)所(suo)用單體(ti)的不同,可分(fen)為甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按(an)(an)性能和(he)用途的不同又可分(fen)為通用型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力(li)型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為(wei)催化劑合(he)成(cheng)的。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高(gao)比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到(dao)實(shi)用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業化研(yan)究(jiu)始于1957年,多(duo)家研(yan)究(jiu)所(suo)和企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為(wei)135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成彈性(xing)體的(de)(de)(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成型的(de)(de)(de)(de)。它主要以高(gao)分子(zi)量的(de)(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)補強主要是各(ge)種類(lei)型的(de)(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)數(shu)十(shi)倍。有時為了降低成本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也(ye)加(jia)(jia)(jia)入相應(ying)的(de)(de)(de)(de)各(ge)種添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有機過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖(tu)所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分子鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)(jiao)聯反應(ying);二次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補(bu)充交(jiao)(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線(xian)等十分穩定,在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)情況下,就具有優良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優異(yi)(yi)的(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好(hao)。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)下,其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧、二(er)氧化(hua)碳等氣體的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組織(zhi)不粘連,具有抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體組織(zhi)的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適(shi)合作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的(de)用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同(tong)比分(fen)別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡膠的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增加有(you)機硅材(cai)料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可(ke)以(yi)大(da)幅(fu)度提(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡膠需求的(de)(de)(de)增加。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵(li)自主品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan)(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見(jian)稿)》為(wei)自主品(pin)牌擴大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)采購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改變目(mu)前(qian)國(guo)內政(zheng)府(fu)采購(gou)以(yi)合資(zi)品(pin)牌產品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)局(ju)面(mian)提(ti)供了(le)保障。促進自主品(pin)牌發展(zhan)(zhan),國(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有(you)力(li)保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)(shi)油價格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)方面取得突破,有機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國公司(si)壟斷,但(dan)目(mu)前(qian)我國已(yi)發展成為全球有機硅(gui)(gui)(gui)單體第(di)1大(da)國,這2個(ge)方面原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為廉(lian)價的(de)(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市(shi)場(chang)空間(jian),同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他有機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費。