
硅橡膠是(shi)(shi)指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)團的橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)的硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)的引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐高(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐溫及(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過(guo)率在(zai)合(he)成聚合(he)物中(zhong)是(shi)(shi)較高(gao)的。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝(ning)血的突出特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域應用廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的(de)(de)方法很(hen)多,通(tong)常按(an)固化(hua)(hua)前(qian)的(de)(de)形態分(fen)(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體的(de)(de)不同,可分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和用途的(de)(de)不同又可分(fen)(fen)為(wei)(wei)通(tong)用型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)以(yi)三氯(lv)化鐵為催(cui)化劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用高比表(biao)面積的(de)(de)氣相法白(bai)炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階段,奠(dian)定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合成開(kai)(kai)始生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家(jia)有(you)美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工(gong)業化研(yan)究始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所和(he)企業陸續開(kai)(kai)發出各(ge)種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為135千(qian)(qian)噸,其中高溫膠(jiao)100千(qian)(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠是(shi)指聚(ju)(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)烷變成彈性(xing)體的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)。它主要以高分子量(liang)的(de)聚(ju)(ju)甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)烷為生(sheng)膠,混入(ru)補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈性(xing)體。硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)補強主要是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)強度增加(jia)(jia)(jia)(jia)數十倍。有(you)(you)時為了降低成本或改善膠料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)(jia)(jia)入(ru)相應(ying)的(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有(you)(you)機(ji)過氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)(jia)(jia)(jia)成反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖(tu)所示(shi)。一次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高(gao)分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充交(jiao)聯(lian)、驅(qu)除硫化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和(he)其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設(she)備(bei)有開(kai)放(fang)式(shi)煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達(da)-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩定(ding),在不加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人體(ti)(ti)組織不粘(zhan)連,具(ju)有(you)抗凝(ning)血作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合作為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國汽(qi)車(che)工業(ye)協(xie)會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)車(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)(liang)和1930.64萬輛(liang)(liang),同比分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)工業(ye)硅橡(xiang)膠的(de)用(yong)量約(yue)達2.0萬t。根據觀(guan)研天下的(de)新研究,增(zeng)加有機硅材料在汽(qi)車(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)用(yong)量,可以大(da)幅度提(ti)高汽(qi)車(che)的(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)產(chan)量和單車(che)用(yong)量水(shui)平的(de)提(ti)高都將推動汽(qi)車(che)工業(ye)對硅橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)增(zeng)加。國家(jia)鼓(gu)勵自主品牌的(de)汽(qi)車(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)零部(bu)件(jian)實(shi)現自主化(hua),《2012年(nian)度黨政機關公務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意見稿)》為自主品牌擴大(da)在政府采購的(de)市場份(fen)額,為改變目前國內政府采購以合資品牌產(chan)品為主的(de)局面提(ti)供(gong)了保障(zhang)。促進自主品牌發展,國產(chan)汽(qi)車(che)業(ye)的(de)繁榮將為汽(qi)車(che)膠的(de)應(ying)用(yong)提(ti)供(gong)有力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國室(shi)溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠在汽(qi)車(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)時我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術(shu)(shu)方(fang)面取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術(shu)(shu)在(zai)2005年(nian)(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球(qiu)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年(nian)(nian)起(qi)開(kai)始(shi)低于(yu)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。