
硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子(zi)交替(ti)構成(cheng)(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)(shang)通常連有(you)(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主(zhu)要(yao)由含甲(jia)基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)(cheng)(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引入(ru)可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工(gong)作。引入(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)也很(hen)突出(chu),在(zai)180℃下可長期工(gong)作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承(cheng)受數周或更長時間仍有(you)(you)(you)彈性(xing),瞬(shun)時可耐(nai)300℃以上(shang)(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)透氣性(xing)好,氧氣透過率在(zai)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)聚(ju)合(he)物中是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還具有(you)(you)(you)生理惰性(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突出(chu)特性(xing),因此在(zai)醫用領域(yu)應用廣泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅橡膠分類的(de)方法很多,通常(chang)按(an)固化
前的(de)(de)形態分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫度(du)分為室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)的(de)(de)不(bu)同(tong)(tong),可(ke)分為甲(jia)(jia)基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)(jia)基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性(xing)能和用(yong)途的(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)又可(ke)分為通(tong)用(yong)型(xing)、超耐(nai)低(di)溫型(xing)、超耐(nai)高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是(shi)由美(mei)(mei)國(guo)以(yi)三氯化鐵為催化劑(ji)合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠產品問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性能躍升到實用階段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)產技術(shu)的(de)(de)基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國(guo)家有美(mei)(mei)國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工業化研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家研(yan)究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)產能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷變成彈性體的(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化成型的(de)(de)(de)(de)。它主要以(yi)高分(fen)子(zi)量的(de)(de)(de)(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)化劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓(ya)下(xia)硫(liu)化成彈性體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)補強(qiang)(qiang)主要是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類(lei)型的(de)(de)(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有時為(wei)了(le)降(jiang)低成本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)化膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)(de)性能,也加(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有機過(guo)氧(yang)(yang)化物或加(jia)(jia)成反應催化劑(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所(suo)示。一次硫化(hua)的目的是進行高分子鏈(lian)的交聯反應(ying);二次硫化(hua)的目的是進行補充交聯、驅除硫化(hua)劑分解產(chan)物(wu)和其(qi)他揮發性化(hua)合(he)物(wu)以(yi)穩定硫化(hua)膠的各項性能。常用的設備有開放式(shi)煉膠機、捏合(he)機及(ji)真空密煉機。
主(zhu)要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這(zhe)對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩(wen)定,在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)情況下,就具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組織不粘連(lian),具有(you)(you)抗凝血作用(yong),對肌(ji)體組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同比分別增長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)(yan)天下的(de)(de)新(xin)研(yan)(yan)究,增加有機硅(gui)(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性(xing)能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實(shi)現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(征求意(yi)見稿(gao))》為自(zi)主(zhu)品牌(pai)擴大在政(zheng)府采(cai)購(gou)(gou)的(de)(de)市場份額,為改變目前國(guo)內(nei)政(zheng)府采(cai)購(gou)(gou)以(yi)合(he)資品牌(pai)產(chan)品為主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保障。促進自(zi)主(zhu)品牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力(li)保障。預(yu)測(ce)未來3年(nian)(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)非石(shi)油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非石(shi)油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消費(fei)(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)油價格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術(shu)方(fang)面取得突破(po),有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術(shu)在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前(qian)我國(guo)已(yi)發(fa)展成(cheng)(cheng)為全球有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這2個方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年起開(kai)始(shi)低于(yu)石(shi)油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)宗石(shi)油基(ji)(ji)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)(da)規模替(ti)代石(shi)油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)(da)拓展有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費(fei)(fei)。