
硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有兩個(ge)有機(ji)基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少(shao)量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)高、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高于200℃也能(neng)承受數周或更長(chang)時(shi)間仍有彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中(zhong)是較高的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)類的(de)(de)方(fang)法(fa)很多,通常(chang)按固化前的(de)(de)形態(tai)分(fen)為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液(ye)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)(ti)的(de)(de)不同,可(ke)分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)(de)不同又可(ke)分(fen)為(wei)通用(yong)型、超耐低(di)溫(wen)型、超耐高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力(li)型、耐油型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)(wei)催化(hua)劑合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表(biao)面積的(de)氣相法白炭(tan)黑補(bu)強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)性能躍升到實用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)生產技術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)始(shi)生產硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研究始(shi)于(yu)1957年(nian),多家研究所和(he)企(qi)業(ye)陸續(xu)開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)生產能力(li)為(wei)(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠是指聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)體的(de)過程是經(jing)過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高(gao)分子量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠,混(hun)入補強填料(liao)、硫化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)補強主要是各(ge)(ge)種類(lei)型的(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠的(de)強度增加(jia)數十倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)本或(huo)改善膠料(liao)性(xing)能(neng)及(ji)賦(fu)予硫化(hua)(hua)膠各(ge)(ge)種特殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)各(ge)(ge)種添加(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是各(ge)(ge)種有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖(tu)所示(shi)。一次硫(liu)化的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行高分子(zi)鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行補充(chong)交聯(lian)、驅除硫(liu)化劑(ji)分解產(chan)物和(he)其他(ta)揮發性(xing)化合物以穩定硫(liu)化膠的(de)(de)(de)(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)(de)(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主(zhu)要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)(wen)定性(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是天然橡膠(jiao)或某些合成(cheng)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)一半(ban),但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)仍能(neng)保(bao)持一定的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)(he)表面(mian)硬度(du)(du),且力(li)學性(xing)(xing)能(neng)無明(ming)顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭(chou)氧及(ji)紫(zi)外線(xian)等十分(fen)穩(wen)(wen)定,在不加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具(ju)有優良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)(yong)(yong)橡膠(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)(yong)(yong)橡膠(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化學試劑性(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)比天然橡膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組織(zhi)不粘(zhan)連(lian),具(ju)有抗凝(ning)血作用(yong)(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常少。特別適合作為醫用(yong)(yong)(yong)材料。
硅橡膠的(de)用(yong)量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)新研究(jiu),增(zeng)加有(you)(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)提(ti)高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)(qiu)的(de)增(zeng)加。國家鼓勵自(zi)(zi)主品牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)主化,《2012年度黨(dang)政機關(guan)公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主品牌擴(kuo)大(da)在政府采購的(de)市(shi)場(chang)份(fen)額(e),為(wei)改(gai)變(bian)目前國內政府采購以(yi)合資品牌產(chan)品為(wei)主的(de)局面提(ti)供了保(bao)(bao)障(zhang)。促(cu)進(jin)自(zi)(zi)主品牌發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有(you)(you)力保(bao)(bao)障(zhang)。預測未來(lai)3年,我國室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年均(jun)20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)非(fei)石油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石油價格(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術方(fang)面取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但(dan)目(mu)前(qian)我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第(di)1大(da)國(guo),這2個方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起開始(shi)低(di)于(yu)石油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)宗石油基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模(mo)替(ti)代石油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費。