
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原(yuan)子(zi)交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通常連(lian)有兩個有機(ji)基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)能,三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)能良好,一般在-55℃下仍(reng)能工作。引入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能也(ye)很突出,在180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍(shao)高(gao)于200℃也(ye)能承受數周或(huo)更長時間(jian)仍(reng)有彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧(yang)(yang)氣透(tou)過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突出特性(xing),因此在醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡(xiang)膠分類的方法很(hen)多(duo),通(tong)常(chang)按固化
前的(de)(de)形態分(fen)(fen)為固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)硫化(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體的(de)(de)不同,可分(fen)(fen)為甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等;按(an)性能(neng)和用(yong)途的(de)(de)不同又可分(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為(wei)(wei)催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采用高(gao)比表(biao)面積的(de)氣相法白炭(tan)黑(hei)補(bu)強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍(yue)升(sheng)到實用階段(duan),奠定了(le)現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)(ye)化(hua)研究始(shi)于1957年,多家研究所(suo)和企業(ye)(ye)陸續開發(fa)出各(ge)種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)(wei)135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是指聚硅(gui)(gui)氧烷變成彈(dan)性體(ti)的(de)過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成型的(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)聚甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)氧烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑等,在(zai)加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成彈(dan)性體(ti)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)補強(qiang)主要(yao)是各種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有時為了降低成本或(huo)改(gai)善膠(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性能,也加(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑是各種(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)物(wu)或(huo)加(jia)(jia)成反應催(cui)化(hua)劑。
加工成型方(fang)法如圖所示。一次(ci)硫化的目的是進(jin)行(xing)高分子(zi)鏈(lian)的交(jiao)聯反應;二(er)次(ci)硫化的目的是進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯、驅(qu)除硫化劑分解產物和其(qi)他揮發性化合物以穩(wen)定硫化膠的各項性能。常用(yong)的設備(bei)有(you)開(kai)放式(shi)煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空(kong)密煉機(ji)。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)(shi)高溫穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅(jin)是(shi)(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫環(huan)境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)溫度(du)一(yi)(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表(biao)明其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)十(shi)分穩(wen)定,在(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫下的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫下,其物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及(ji)化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織(zhi)不(bu)粘(zhan)連,具(ju)有(you)抗凝(ning)血(xue)作(zuo)用(yong),對肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別(bie)適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據(ju)(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)車(che)工(gong)(gong)(gong)業協會(hui)統計,2012年,汽(qi)車(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)工(gong)(gong)(gong)業硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)零部(bu)(bu)件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅(fu)度(du)(du)提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)產(chan)量和(he)單車(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將推(tui)動汽(qi)車(che)工(gong)(gong)(gong)業對(dui)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)車(che)零部(bu)(bu)件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年度(du)(du)黨政(zheng)(zheng)機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)型目錄(征求意見(jian)稿(gao))》為自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)(zai)政(zheng)(zheng)府采購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變目前國(guo)內(nei)政(zheng)(zheng)府采購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面(mian)提(ti)(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)業的(de)(de)(de)繁榮(rong)將為汽(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供有力(li)保(bao)障(zhang)。預測未來3年,我國(guo)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)車(che)行業將以年均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)油價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在2005年前被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但(dan)目前我國(guo)已發(fa)展(zhan)成(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起(qi)開始低于(yu)石(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為大(da)宗(zong)石(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間(jian),同(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。