
硅橡膠是指主(zhu)(zhu)鏈(lian)由(you)硅和氧(yang)原子交替構成(cheng),硅原子上通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)(zhu)要由(you)含甲基和少量乙烯基的(de)(de)硅氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯基的(de)(de)引入(ru)可提高硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基及(ji)(ji)氰基的(de)(de)引入(ru)則可提高硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫及(ji)(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能良好,一(yi)般在-55℃下仍能工作。引入(ru)苯基后,可達(da)-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能也很突(tu)出,在180℃下可長期工作,稍高于200℃也能承受數(shu)周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可耐300℃以(yi)上的(de)(de)高溫。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高的(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing),因此在醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方(fang)法很多,通常按固(gu)化(hua)
前的(de)形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化溫度分(fen)為(wei)室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)所(suo)用單體(ti)的(de)不同(tong),可分(fen)為(wei)甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)性能(neng)和(he)用途的(de)不同(tong)又可分(fen)為(wei)通(tong)用型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)(xing)、耐油(you)型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡膠早期是由美國(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡膠產(chan)品問世。1948年(nian),采(cai)用高比表(biao)面(mian)積的(de)氣相法(fa)白(bai)炭黑補(bu)強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)橡膠研(yan)制成(cheng)(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡膠的(de)性能躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡膠生產(chan)技術(shu)的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡膠的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡膠的(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家研(yan)究所和(he)企(qi)業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡膠。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡膠生產(chan)能力為135千(qian)噸(dun)(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠100千(qian)噸(dun)(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高(gao)分子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao),混入補(bu)強填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補(bu)強主(zhu)要(yao)是(shi)各種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍。有時為(wei)了降(jiang)低(di)成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)(zhong)有機過氧化(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)化的目(mu)的是進(jin)行高分(fen)(fen)子(zi)鏈的交聯(lian)反(fan)應;二(er)次硫(liu)化的目(mu)的是進(jin)行補充交聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化劑分(fen)(fen)解產物和(he)其他揮發(fa)性化合(he)物以穩定(ding)硫(liu)化膠的各項性能。常用的設備有開放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真(zhen)空密(mi)煉機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du)(du),且(qie)力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩定,在不加任何添(tian)加劑的(de)(de)(de)(de)情況下,就具有(you)(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于(yu)通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣體的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組織不粘(zhan)連,具有(you)(you)抗(kang)凝血作用(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合(he)作為(wei)醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)新研(yan)究,增加有(you)機硅材(cai)料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)(liang),可以大幅度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量(liang)(liang)(liang)和單車(che)用(yong)量(liang)(liang)(liang)水平的(de)(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠需(xu)求的(de)(de)增加。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)(nian)度黨政機關公務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型(xing)目錄(lu)(征求意(yi)見稿)》為自(zi)主(zhu)品牌擴(kuo)大在政府(fu)采購的(de)(de)市場份額,為改變目前國(guo)內政府(fu)采購以合資品牌產(chan)品為主(zhu)的(de)(de)局面(mian)提供了保障。促進自(zi)主(zhu)品牌發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)膠的(de)(de)應用(yong)提供有(you)力保障。預測未(wei)來(lai)3年(nian)(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠消費(fei)(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)(guo)在硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅單體的(de)(de)(de)生產(chan)技術方面(mian)取得突破,有(you)機(ji)硅單體的(de)(de)(de)生產(chan)技術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前我國(guo)(guo)已(yi)發展(zhan)成為(wei)全球有(you)機(ji)硅單體第1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個方面(mian)原因使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始低(di)于石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為(wei)大(da)(da)宗(zong)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,并(bing)開(kai)始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。這將極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅產(chan)業的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時(shi)將帶動硅油(you)、硅烷(wan)偶聯劑和硅樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)硅產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)(fei)。