
硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和氧原子(zi)交替構成,硅(gui)原子(zi)上(shang)通常連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)(ji)和少(shao)量乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)高、低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)則(ze)可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)(xia)仍能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突(tu)出,在180℃下(xia)(xia)可(ke)長期工作(zuo),稍(shao)高于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數(shu)周或更長時間仍有彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)高溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透(tou)氣性(xing)好,氧氣透(tou)過率(lv)在合成聚合物(wu)中是較(jiao)高的(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)、不(bu)會導(dao)致凝(ning)血的(de)突(tu)出特性(xing),因此(ci)在醫(yi)用領域應(ying)用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類(lei)的(de)方法(fa)很多,通(tong)常按(an)(an)固化(hua)前的(de)形態分(fen)為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用單體的(de)不同(tong),可分(fen)為甲(jia)基乙(yi)烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基苯(ben)基乙(yi)烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能(neng)和(he)用途(tu)的(de)不同(tong)又可分(fen)為通(tong)用型、超耐低(di)溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力型、耐油型、醫用型等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由美(mei)國以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑(ji)合成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用高比表面(mian)積的(de)氣(qi)相(xiang)法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國家有美(mei)國。俄羅斯、德國、日本、韓國和(he)中(zhong)(zhong)國等。中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研究始于1957年(nian)(nian),多(duo)家研究所(suo)和(he)企業陸(lu)續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能(neng)力(li)為135千噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)(xing)體的(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它主要(yao)以(yi)高(gao)分(fen)子量的(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是各(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍(bei)。有時(shi)為了(le)降低(di)成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)(xing)(xing)能及賦(fu)予硫化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊(shu)的(de)性(xing)(xing)(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫化(hua)劑是各(ge)種(zhong)有機過氧化(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)劑。
加工成(cheng)型方(fang)法如圖所(suo)示。一次硫(liu)化(hua)的目(mu)的是(shi)(shi)進(jin)行高(gao)分子鏈的交聯反應;二次硫(liu)化(hua)的目(mu)的是(shi)(shi)進(jin)行補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑(ji)分解產物(wu)和其他揮發性化(hua)合物(wu)以穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠的各項性能。常用的設備有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)化溫(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外(wai)線等(deng)十分穩定,在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)(xia)(xia),就具(ju)有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia)(xia),其物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連(lian),具(ju)有(you)抗(kang)凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協(xie)會統(tong)計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分(fen)別達(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有(you)機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)用(yong)量,可以大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和(he)(he)單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)府采購的(de)市場(chang)份(fen)額(e),為(wei)改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府采購以合(he)資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)局面提(ti)供(gong)(gong)了保障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)供(gong)(gong)有(you)力保障(zhang)。預(yu)測未來(lai)3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)非石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價格的(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)生產技術方面取得突破,有(you)機硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)生產技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)(guo)公(gong)司壟(long)斷,但(dan)目前(qian)我國(guo)(guo)(guo)已發展(zhan)成為(wei)全(quan)球有(you)機硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大(da)國(guo)(guo)(guo),這2個方面原(yuan)因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開始低于石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)拓展(zhan)有(you)機硅(gui)產業的(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他(ta)有(you)機硅(gui)產品的(de)消費。