
硅橡膠是(shi)(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上通(tong)常(chang)連有(you)兩(liang)個(ge)有(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)(ben)基(ji)(ji)的(de)引(yin)入可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)入則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也很(hen)突(tu)出,在180℃下可長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧氣透過率在合成聚(ju)合物中是(shi)(shi)較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在醫(yi)用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類的方法(fa)很多,通常按固化
前的(de)形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按硫(liu)化(hua)溫度分為(wei)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按所用單(dan)體的(de)不同,可分為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等;按性能和用途的(de)不同又可分為(wei)通用型、超耐低溫型、超耐高(gao)溫型、高(gao)強力(li)型、耐油型、醫用型等等。
發展史
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早(zao)期是(shi)由美國(guo)以三(san)氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑(ji)合成(cheng)的(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產品(pin)問世。1948年,采用(yong)高(gao)比(bi)表面積的(de)氣相法白炭(tan)黑補(bu)強的(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研(yan)制(zhi)成(cheng)功(gong),使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)性能躍升(sheng)到實用(yong)階段,奠定了現代硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅烷合成(cheng)開始生(sheng)(sheng)產硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)工業化(hua)研(yan)究始于1957年,多家研(yan)究所(suo)和企業陸續開發出各種硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到2003年底,中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產能力為135千噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫膠100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高(gao)溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性體的(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)(cheng)型的(de)。它主要以高(gao)分子量的(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填(tian)料、硫(liu)化劑等(deng),在加熱加壓下(xia)硫(liu)化成(cheng)(cheng)彈(dan)性體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)(qiang)主要是(shi)各(ge)(ge)種類型的(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)度(du)增(zeng)加數十倍。有時為了降低(di)成(cheng)(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)化膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種特殊(shu)的(de)性能,也加入相應(ying)的(de)各(ge)(ge)種添加劑。硫(liu)化劑是(shi)各(ge)(ge)種有機過(guo)氧(yang)化物或加成(cheng)(cheng)反應(ying)催化劑。
加工成(cheng)型方法如圖所(suo)示。一次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)聯反(fan)應;二(er)次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩(wen)定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)各(ge)項性能。常用的(de)(de)設(she)備有開(kai)放(fang)式(shi)煉膠(jiao)機、捏(nie)合機及(ji)真(zhen)空密(mi)煉機。
主要(yao)性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban),但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配(pei)方可達(da)-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這(zhe)對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫(zi)外線(xian)等(deng)十分穩定,在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具(ju)(ju)(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連,具(ju)(ju)(ju)有抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌(ji)體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特(te)別適合(he)作(zuo)為醫用材料。
硅(gui)橡膠的用(yong)量(liang)
據中國(guo)汽車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang)(liang),同比(bi)分別增長4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)用量約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)新(xin)研究,增加有機硅(gui)(gui)材料在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)用量,可以大(da)幅度提(ti)(ti)高汽車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因(yin)此,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)(che)用量水平的(de)提(ti)(ti)高都(dou)將推動汽車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)增加。國(guo)家鼓勵自主品(pin)牌的(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實現自主化(hua),《2012年度黨(dang)政機關公務(wu)用車(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿(gao))》為自主品(pin)牌擴(kuo)大(da)在(zai)政府采購的(de)市場份額,為改(gai)變(bian)目前國(guo)內政府采購以合資(zi)品(pin)牌產(chan)品(pin)為主的(de)局面提(ti)(ti)供了保(bao)障。促進自主品(pin)牌發展,國(guo)產(chan)汽車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將為汽車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用提(ti)(ti)供有力保(bao)障。預測未(wei)來3年,我國(guo)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年均(jun)20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但(dan)(dan)因為石油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)大幅(fu)上漲,同時(shi)我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵(jian)原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方面取(qu)得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在(zai)2005年前被幾家(jia)跨國公(gong)司壟斷,但(dan)(dan)目(mu)前我(wo)國已(yi)發(fa)展(zhan)成(cheng)(cheng)為全(quan)球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大國,這(zhe)2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從(cong)2011年起開(kai)始(shi)低于石油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為大宗石油(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大規模替代石油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑(ji)和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費(fei)。