
硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧原子交(jiao)替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低溫性(xing)能,三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油(you)性(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫性(xing)能良好(hao)(hao),一般在-55℃下仍能工(gong)作。引(yin)入(ru)苯基(ji)后(hou),可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能也(ye)很突出(chu),在180℃下可長期工(gong)作,稍(shao)高于(yu)200℃也(ye)能承受數周或更長時間(jian)仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao)(hao),氧氣透(tou)過率在合(he)成聚(ju)合(he)物中是較高的(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出(chu)特性(xing),因此(ci)(ci)在醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分(fen)類的方法很多,通常按(an)固(gu)化
前(qian)的形(xing)態分為固(gu)體(ti)(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)(ti)硅橡(xiang)膠(jiao);按硫化溫(wen)(wen)度(du)分為室溫(wen)(wen)硫化硅橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化硅橡(xiang)膠(jiao);按所(suo)用(yong)單(dan)體(ti)(ti)的不同(tong),可分為甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和(he)用(yong)途的不同(tong)又可分為通用(yong)型、超(chao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)型、超(chao)耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型、高(gao)強力型、耐(nai)(nai)油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化鐵為催化劑(ji)合成的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品(pin)問世。1948年,采用高比表面積的(de)(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)性(xing)能躍升(sheng)到(dao)實用階段,奠(dian)定(ding)了(le)現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產技(ji)術的(de)(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合成開(kai)始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)工業化研究始于1957年,多(duo)家(jia)研究所和企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產能力為135千噸,其中(zhong)(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分(fen)子量的聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在(zai)加熱加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的補強(qiang)(qiang)主(zhu)要(yao)是各種類型(xing)的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的強(qiang)(qiang)度增加數(shu)十倍(bei)。有(you)時(shi)為(wei)了(le)降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種特(te)殊的性(xing)(xing)能(neng),也加入相應(ying)的各種添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各種有(you)機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或加成(cheng)反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工(gong)成型方法(fa)如圖(tu)所示。一(yi)次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行(xing)高分子(zi)鏈的(de)(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行(xing)補充交聯、驅除(chu)硫化(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其(qi)他揮發性化(hua)(hua)合(he)物(wu)以穩定硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)各項性能。常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些(xie)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度,且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)(yi)。這對(dui)(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等十(shi)分穩定,在(zai)(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具有優(you)(you)良的(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異(yi)(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等的(de)(de)耐油(you)、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與(yu)人體(ti)組織(zhi)不(bu)粘連,具有抗凝血作用,對(dui)(dui)(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別(bie)適合(he)作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)(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,可(ke)以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安(an)全性能(neng),因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)提(ti)高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠需(xu)求的(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan)(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現(xian)自主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌擴大在政府(fu)采購的(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前國(guo)內政府(fu)采購以合資品牌產品為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)局面提(ti)供了保障(zhang)。促進自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌發展(zhan)(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有(you)力保障(zhang)。預測(ce)未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非石(shi)油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價格的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我國(guo)在硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術方(fang)面取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被(bei)幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已發展(zhan)成為(wei)全球有(you)機(ji)硅單(dan)體(ti)第1大(da)(da)(da)國(guo),這2個方(fang)面原因使(shi)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年起開(kai)始(shi)(shi)低(di)于石(shi)油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)(shi)大(da)(da)(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)機(ji)硅產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅油(you)(you)(you)、硅烷偶聯劑和(he)硅樹脂等(deng)其他有(you)機(ji)硅產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)消費。