
硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅和氧(yang)(yang)原子交替構成,硅原子上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅氧(yang)(yang)鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長時(shi)間(jian)仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)(yang)氣透過率在(zai)(zai)合(he)成聚合(he)物中(zhong)是較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡膠分(fen)類的(de)方(fang)法(fa)很多,通常按固化
前的(de)形(xing)態分為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫度分為室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)單(dan)體的(de)不(bu)同,可分為甲基(ji)乙(yi)(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按(an)性能和用(yong)途的(de)不(bu)同又可分為通(tong)用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫型(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比表面(mian)積的(de)(de)氣(qi)相法白(bai)炭黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功(gong),使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升(sheng)到實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷(wan)合成開(kai)始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究所和企業陸(lu)續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千(qian)噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠是(shi)指(zhi)聚硅氧烷變成(cheng)(cheng)彈性體(ti)的過程是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的。它主要以高(gao)分(fen)子(zi)量的聚甲(jia)基乙烯基硅氧烷為(wei)生膠,混(hun)入(ru)補(bu)強(qiang)(qiang)(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體(ti)。硅橡膠的補(bu)強(qiang)(qiang)(qiang)主要是(shi)各種(zhong)類型的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠的強(qiang)(qiang)(qiang)度增(zeng)加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠料性能及賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)膠各種(zhong)特殊的性能,也加(jia)入(ru)相應的各種(zhong)添(tian)加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工(gong)成型方(fang)法如圖所(suo)示。一次硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分子(zi)鏈的(de)(de)交(jiao)(jiao)聯反應(ying);二次硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補(bu)充交(jiao)(jiao)聯、驅除硫化劑分解產物和其他揮發(fa)性化合(he)物以穩(wen)定硫化膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航(hang)(hang)空、宇航(hang)(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)(ji)紫外線等(deng)十(shi)分穩(wen)定,在不(bu)(bu)加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧(hu)性(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下,其物(wu)(wu)理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及(ji)(ji)化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)嗅,與人體組織不(bu)(bu)粘(zhan)連,具(ju)有抗凝(ning)血作用,對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別(bie)適合(he)作為醫用材料。
硅橡(xiang)膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別達(da)到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新研究,增加有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大(da)幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)(liang)和單車(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增加。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨(dang)政機關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(lu)(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大(da)在(zai)政府采購的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改(gai)變目前(qian)國(guo)內政府采購以(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌發(fa)展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提供有力保障。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)價格的(de)(de)大幅上漲(zhang),同時我(wo)國(guo)在硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料(liao)有(you)機(ji)硅單體(ti)的(de)(de)生產技術方(fang)面取得突破,有(you)機(ji)硅單體(ti)的(de)(de)生產技術在2005年前(qian)被(bei)幾(ji)家跨國(guo)公(gong)司壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)已發(fa)展(zhan)成為全球有(you)機(ji)硅單體(ti)第1大國(guo),這2個方(fang)面原因使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始低于(yu)石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)(yue)為大宗石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規模替代(dai)石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大拓展(zhan)有(you)機(ji)硅產業的(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅油(you)、硅烷偶聯劑和硅樹脂等(deng)其他有(you)機(ji)硅產品的(de)(de)消費(fei)。