
硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有兩(liang)個有機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主(zhu)要由含(han)甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節(jie)組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引入可提(ti)(ti)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫(wen)性能,三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入則可提(ti)(ti)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫(wen)性能良(liang)好,一般在-55℃下仍(reng)能工作(zuo)。引入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性能也很突出,在180℃下可長期工作(zuo),稍(shao)高于200℃也能承(cheng)受數(shu)周(zhou)或更長時間(jian)仍(reng)有彈性,瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)透氣性好,氧(yang)氣透過率在合成(cheng)聚合物中(zhong)是較高的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還具有生理惰性、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出特性,因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主(zhu)要品種
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)分類的(de)方(fang)法很多,通(tong)常按(an)(an)固化(hua)(hua)(hua)前的(de)形態分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)(an)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體的(de)不同,可(ke)分為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)等;按(an)(an)性能和用(yong)途的(de)不同又可(ke)分為(wei)通(tong)用(yong)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(yong)型(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑(ji)合(he)成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采(cai)用高比表面積(ji)的氣相法白(bai)炭黑補強的硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍升到實(shi)用階段(duan),奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術(shu)的基礎(chu)。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所和企(qi)業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力(li)為135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠是指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要以高分(fen)子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠,混入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)補強(qiang)主要是各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)白(bai)炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)本(ben)或(huo)改善膠料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)入相應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)有(you)機(ji)過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所(suo)示(shi)。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高(gao)分子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應(ying);二(er)次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充(chong)交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化(hua)劑分解產物和(he)其他揮發性(xing)(xing)化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)各項性(xing)(xing)能。常用(yong)的(de)(de)設(she)備有開放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是(shi)高溫穩定性(xing)(xing),雖然常溫下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)高溫環(huan)境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化(hua)(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫度一(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫性(xing)(xing)能(neng)優異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及紫外線等(deng)十分穩定,在不加任何添加劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng),耐電暈性(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫下(xia)(xia)的(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高溫和-50℃的(de)(de)低溫下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)優于(yu)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)(hua)學試劑(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)耐油(you)、耐溶劑(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)。室溫下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮(dan)、氧、二氧化(hua)(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織(zhi)(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作(zuo)用,對肌體(ti)組織(zhi)(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合作(zuo)為(wei)(wei)醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)用量約達(da)2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研(yan)天下(xia)的(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)零部(bu)件方面的(de)用量,可以(yi)大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)產(chan)量和(he)單車(che)用量水平(ping)的(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)零部(bu)件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化(hua)(hua),《2012年度(du)黨政(zheng)機關公務(wu)用車(che)選用車(che)型(xing)目(mu)錄(征求意見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)府采購的(de)市場份額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購以(yi)合資品牌(pai)產(chan)品為主(zhu)(zhu)的(de)局面提供了保障。促(cu)進自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)應用提供有力保障。預(yu)測未來3年,我國(guo)(guo)室(shi)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重(zhong)要的(de)(de)非(fei)石(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約占非(fei)石(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)(wei)石(shi)油價格的(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)關鍵原料(liao)有機硅(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術方面取得突破(po),有機硅(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球有機硅(gui)單(dan)體第1大(da)國(guo),這2個方面原因使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)價格從2011年(nian)起(qi)開始低于(yu)石(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約為(wei)(wei)(wei)大(da)宗(zong)石(shi)油基橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉(lian)價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開始大(da)規模替代(dai)石(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有機硅(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)油、硅(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)樹脂等其(qi)他有機硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消費(fei)。