
硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通(tong)常連有兩個有機基(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節(jie)組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)引(yin)入可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)入則可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐溫(wen)(wen)及(ji)耐油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐熱性(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下可長期工作,稍(shao)高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數周或更長時間仍(reng)有彈性(xing),瞬時可耐300℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)合成(cheng)聚合物(wu)中是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還(huan)具(ju)有生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣(guang)泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分(fen)類(lei)的方(fang)法(fa)很多,通常按固(gu)化
前(qian)的形(xing)態分為(wei)(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)度分為(wei)(wei)(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)的不同,可分為(wei)(wei)(wei)甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用(yong)途(tu)的不同又可分為(wei)(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為(wei)催化劑合(he)(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世(shi)。1948年(nian),采用(yong)高比(bi)表面(mian)積的(de)氣相法(fa)白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升(sheng)到實用(yong)階段(duan),奠定(ding)了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)烷合(he)(he)成(cheng)開始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力為(wei)135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分(fen)子量的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷(wan)為生(sheng)膠(jiao),混入補強填料(liao)(liao)、硫化(hua)(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)補強主要(yao)是各種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十(shi)倍。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)(liao)性(xing)(xing)能及賦予硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫化(hua)(hua)(hua)劑是各種(zhong)(zhong)有機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化的目(mu)的是(shi)進行高分子鏈的交聯反應;二次硫(liu)化的目(mu)的是(shi)進行補(bu)充交聯、驅除硫(liu)化劑分解產物和(he)其他揮(hui)發性(xing)化合物以穩定硫(liu)化膠的各(ge)項(xiang)性(xing)能。常用的設(she)備有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等(deng)十分穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加(jia)(jia)任何添加(jia)(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)(ju)有抗(kang)凝(ning)血作(zuo)(zuo)用,對(dui)肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少(shao)。特別適(shi)合作(zuo)(zuo)為(wei)醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)橡膠需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨(dang)政機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)擴大在政府(fu)采(cai)購的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目前國(guo)內政府(fu)采(cai)購以合資品牌(pai)(pai)產(chan)品為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了(le)保障(zhang)。促(cu)進自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我(wo)國(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重(zhong)要的(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石油(you)(you)價格的(de)(de)大幅上(shang)漲,同(tong)(tong)時(shi)我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原料有機硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產技(ji)(ji)術(shu)方(fang)面取得突破,有機硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產技(ji)(ji)術(shu)在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷(duan),但(dan)目前(qian)我(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全(quan)球有機硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)第(di)1大國(guo),這2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始(shi)低(di)于(yu)石油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大宗石油(you)(you)基(ji)(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始(shi)大規模替代石油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大拓(tuo)展(zhan)有機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市(shi)場空(kong)間,同(tong)(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。