
硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替(ti)構成(cheng),硅(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要(yao)由含甲基(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯(ben)(ben)基(ji)的(de)(de)引入可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作。引入苯(ben)(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受(shou)數周或(huo)更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此(ci)在(zai)醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很(hen)多(duo),通常按固(gu)化
前(qian)的(de)形(xing)態分(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫度分(fen)為室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用(yong)(yong)單體(ti)的(de)不(bu)同,可分(fen)為甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)(an)性能(neng)和(he)用(yong)(yong)途的(de)不(bu)同又可分(fen)為通用(yong)(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)、超(chao)耐高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世。1948年,采用高比表(biao)面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭(tan)黑補(bu)強(qiang)的(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功(gong),使硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階(jie)段,奠定了現代(dai)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術的(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅烷(wan)合成(cheng)開始生(sheng)產(chan)(chan)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研究始于1957年,多(duo)家(jia)研究所和企業陸續開發出各種硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力(li)為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)過程(cheng)是(shi)經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以(yi)高分子量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為(wei)生(sheng)膠(jiao)(jiao),混(hun)入補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主要是(shi)各種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度(du)增加數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊(shu)的(de)性(xing)(xing)能,也加入相應的(de)各種(zhong)添加劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)各種(zhong)有機過氧化(hua)物(wu)或加成(cheng)反應催化(hua)劑。
加工成型方法如圖(tu)所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)交(jiao)聯(lian)(lian)反(fan)應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)補(bu)充交(jiao)聯(lian)(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發性(xing)化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設備(bei)有(you)開放式煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方(fang)可(ke)達(da)-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這(zhe)對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩(wen)定,在(zai)不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體組織不(bu)粘連,具有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少(shao)。特(te)別(bie)適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和(he)(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)(jia)有(you)(you)機(ji)硅材料(liao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)用(yong)量,可以大幅度提(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量和(he)(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水(shui)平的(de)(de)提(ti)高都將推(tui)動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)。國家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政機(ji)關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴大在政府采購(gou)的(de)(de)市場(chang)份(fen)額,為(wei)改(gai)變目(mu)前(qian)國內政府采購(gou)以合資品(pin)(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面(mian)提(ti)供了(le)保障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)發展,國產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有(you)(you)力(li)保障。預測(ce)未(wei)來(lai)3年,我國室溫(wen)硫(liu)化硅橡膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年均20%增(zeng)長。
此外,硅橡(xiang)(xiang)膠是重(zhong)要的(de)非石油(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約(yue)占非石油(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消(xiao)費量的(de)98%。但因(yin)為(wei)石油(you)價(jia)格(ge)的(de)大(da)(da)幅上漲,同時我國(guo)(guo)在(zai)(zai)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)關(guan)鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術方(fang)面(mian)取得(de)突破(po),有(you)機(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術在(zai)(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟(long)斷(duan),但目前我國(guo)(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全(quan)球有(you)機(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)第(di)1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個方(fang)面(mian)原因(yin)使(shi)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)價(jia)格(ge)從(cong)2011年(nian)起開(kai)始(shi)低于石油(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為(wei)大(da)(da)宗石油(you)基橡(xiang)(xiang)膠的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并(bing)開(kai)始(shi)大(da)(da)規模替代(dai)石油(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這將極大(da)(da)拓(tuo)展有(you)機(ji)(ji)硅產(chan)業的(de)市場空間,同時將帶動硅油(you)、硅烷偶(ou)聯劑和(he)硅樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)(ji)硅產(chan)品的(de)消(xiao)費。