
硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)(yuan)子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子上通(tong)(tong)常(chang)連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高、低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)(wen)及(ji)耐油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)(xia)仍能(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)也很突(tu)出(chu),在180℃下(xia)(xia)可長(chang)期工(gong)作,稍高于200℃也能(neng)承受數周或更長(chang)時(shi)(shi)間仍有(you)彈性(xing),瞬時(shi)(shi)可耐300℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧氣透(tou)過(guo)率在合成聚合物中(zhong)是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不(bu)會導(dao)致(zhi)凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因(yin)此在醫用領域應(ying)用廣泛。
主(zhu)要(yao)品種
硅橡膠分類的方法很多,通常按固化
前(qian)的(de)形態(tai)分(fen)(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫化(hua)溫(wen)度(du)分(fen)(fen)為室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體(ti)的(de)不同,可分(fen)(fen)為甲(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)性(xing)能和(he)用(yong)途的(de)不同又可分(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)、超耐低(di)溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由(you)美國(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)劑合(he)成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能(neng)(neng)躍升(sheng)到(dao)實用階段(duan),奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技(ji)術的基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)家(jia)有(you)美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工(gong)業化(hua)研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所和(he)企業陸續(xu)開(kai)發出(chu)各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能(neng)(neng)力為(wei)135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫(wen)硫化硅橡膠
高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生(sheng)膠(jiao),混入補(bu)(bu)強填料、硫化(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)(bu)強主要(yao)是各種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑(hei),可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)增(zeng)加(jia)數十倍。有(you)時(shi)為了降低成(cheng)本(ben)或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是各種(zhong)有(you)機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方(fang)法如圖所示(shi)。一次(ci)硫化(hua)(hua)的目的是進行(xing)高分子(zi)鏈的交聯(lian)反應;二次(ci)硫化(hua)(hua)的目的是進行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫化(hua)(hua)劑(ji)分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的各項性(xing)能。常用的設備(bei)有開放(fang)式煉(lian)膠(jiao)(jiao)機、捏(nie)合機及真空(kong)密煉(lian)機。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征(zheng)是(shi)高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度,且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對航空、宇(yu)航工(gong)業的(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫外線(xian)等(deng)十分穩定,在(zai)不加任何(he)添加劑的(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好(hao)。(5)物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)(hua)(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人體(ti)組織(zhi)不粘(zhan)連,具(ju)有抗凝血作用(yong)(yong)(yong),對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)作為醫用(yong)(yong)(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡膠的用量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)(wan)輛,同(tong)比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機硅(gui)(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意(yi)見稿(gao))》為(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大在政府采購的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份額(e),為(wei)改變目(mu)前國內政府采購以合資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保障。促進(jin)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發展(zhan),國產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力(li)保障。預測(ce)未(wei)來3年(nian),我(wo)國室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的非(fei)石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的98%。但因(yin)(yin)為石(shi)(shi)油價格的大(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的關鍵(jian)原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的生產(chan)技(ji)術方面(mian)取得(de)突(tu)破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的生產(chan)技(ji)術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但目(mu)前我國(guo)已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全(quan)球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo),這2個(ge)方面(mian)原(yuan)因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的價格從2011年(nian)起開始低于石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)(shi)油基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價的合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始大(da)規模替代石(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的市(shi)場空間(jian),同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的消費。