
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常連有(you)(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)和少(shao)量乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組(zu)成(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐高、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油(you)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一(yi)般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很(hen)突出,在(zai)180℃下可(ke)長期(qi)工(gong)作(zuo),稍高于200℃也能(neng)(neng)承受數(shu)周(zhou)或更長時間仍有(you)(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是(shi)較高的(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導(dao)致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域(yu)應(ying)用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的(de)方法很(hen)多,通常按(an)(an)固化前的(de)形態(tai)分(fen)(fen)為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)硫化溫度(du)分(fen)(fen)為(wei)室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)所用(yong)單(dan)體(ti)(ti)的(de)不(bu)同,可分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)(an)性能和用(yong)途的(de)不(bu)同又可分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由美國(guo)以三(san)氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合成的。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)(yong)高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能(neng)躍升到(dao)實(shi)用(yong)(yong)階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技(ji)術的基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯(si)、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業化研究(jiu)始于1957年,多家研究(jiu)所(suo)和企業陸續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年底(di),中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能(neng)力為(wei)135千(qian)噸,其中高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫(liu)化硅(gui)橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指聚(ju)(ju)硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性體的過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的。它主(zhu)(zhu)要(yao)以高(gao)分子量的聚(ju)(ju)甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為生膠(jiao),混入補強填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的補強主(zhu)(zhu)要(yao)是各種類(lei)型(xing)的白(bai)炭(tan)黑(hei),可使(shi)硫(liu)化(hua)膠(jiao)的強度增加數十倍。有(you)時為了(le)降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各種特殊的性能,也加入相應的各種添加劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是各種有(you)機過氧化(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑(ji)(ji)。
加工成(cheng)型(xing)方法(fa)如圖(tu)所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行高分(fen)(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)聯(lian)反應(ying);二(er)次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑分(fen)(fen)解產物和其他揮發(fa)性化(hua)(hua)(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)各(ge)項性能。常用(yong)的(de)(de)設備有開(kai)放(fang)式煉(lian)膠機(ji)(ji)、捏合(he)機(ji)(ji)及真空密煉(lian)機(ji)(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(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)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等十分穩定,在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就具有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其(qi)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等氣體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅(xiu),與人體組織不粘連,具有抗凝血作用,對(dui)肌(ji)體組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)(fen)別達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang)(liang),同(tong)比分(fen)(fen)別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研天下的(de)新研究,增加有機(ji)硅材(cai)料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)用(yong)量,可(ke)以大幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)提(ti)(ti)高都將推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)增加。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵自(zi)主品牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨政機(ji)關(guan)(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)主品牌(pai)擴大在(zai)(zai)政府(fu)采(cai)購的(de)市(shi)場份(fen)額,為(wei)改變目前(qian)國(guo)內政府(fu)采(cai)購以合(he)資品牌(pai)產品為(wei)主的(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了保(bao)障。促進自(zi)主品牌(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有力(li)保(bao)障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化硅橡膠(jiao)(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增長。
此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)(jia)格(ge)的大(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)在硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的關鍵原料有(you)機(ji)(ji)(ji)硅單(dan)體(ti)的生產技(ji)術方面(mian)取得(de)突破,有(you)機(ji)(ji)(ji)硅單(dan)體(ti)的生產技(ji)術在2005年前被(bei)幾家(jia)跨國(guo)公司壟斷,但目(mu)前我國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)(ji)硅單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的價(jia)(jia)格(ge)從2011年起開始低于(yu)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)(jia)的合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有(you)機(ji)(ji)(ji)硅產業的市場空間(jian),同(tong)時將帶動硅油(you)(you)、硅烷偶聯劑和硅樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)(ji)硅產品的消費(fei)。