
硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原子交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上通常連有(you)(you)(you)兩個有(you)(you)(you)機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)(ru)可提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高、低溫性(xing)(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)(ru)則可提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫及(ji)耐油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引入(ru)(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu)(chu),在(zai)(zai)180℃下可長(chang)期工作,稍高于(yu)200℃也(ye)能(neng)承(cheng)受數周(zhou)或更長(chang)時間仍有(you)(you)(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可耐300℃以(yi)上的(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)(qi)透過率在(zai)(zai)合(he)(he)成(cheng)聚合(he)(he)物(wu)中是較高的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)(you)(you)生理(li)惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出(chu)(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛(fan)。
主要(yao)品(pin)種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠分(fen)(fen)(fen)類的(de)方法(fa)很多,通常按(an)固化(hua)前的(de)形態分(fen)(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單體(ti)的(de)不同(tong),可分(fen)(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟(fu)硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)性能和用途(tu)的(de)不同(tong)又可分(fen)(fen)(fen)為(wei)通用型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由(you)美國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成的(de)(de)。1945年,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年,采用高(gao)比表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功,使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升(sheng)到(dao)實(shi)用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合(he)成開始(shi)生(sheng)產硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)(yan)究始(shi)于1957年,多家研(yan)(yan)究所和企業陸續(xu)開發(fa)出各(ge)種硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千噸(dun),其中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它主要以高分(fen)子量(liang)的(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷為生膠(jiao),混入(ru)補強填料、硫化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下(xia)硫化(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補強主要是(shi)各種(zhong)類(lei)型的(de)白炭黑(hei),可使硫化(hua)膠(jiao)的(de)強度增(zeng)加數十倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性(xing)能(neng),也加入(ru)相應的(de)各種(zhong)添加劑(ji)。硫化(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)有機過氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖(tu)所示(shi)。一次硫化的(de)目的(de)是進(jin)行高分子(zi)鏈的(de)交聯反應;二次硫化的(de)目的(de)是進(jin)行補充(chong)交聯、驅除硫化劑分解(jie)產物和(he)其(qi)他(ta)揮(hui)發性(xing)(xing)化合(he)物以穩定硫化膠的(de)各項性(xing)(xing)能。常用(yong)的(de)設備有開放式煉膠機、捏(nie)合(he)機及真空密煉機。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫穩(wen)定性(xing)(xing)(xing),雖然常溫下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且(qie)力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫度一般為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩(wen)定,在不(bu)加(jia)(jia)任何添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫下的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫下,其(qi)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于(yu)通(tong)(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)(hua)學(xue)試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧、二(er)氧化(hua)(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與(yu)人體(ti)組(zu)織不(bu)粘連(lian),具(ju)有抗凝血作用(yong)(yong)(yong),對肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別適合(he)作為醫用(yong)(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用(yong)量
據(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別(bie)達(da)(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)用量約達(da)(da)2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研(yan)天(tian)下的(de)(de)新研(yan)究(jiu),增(zeng)加有機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)用量,可以(yi)(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)用量水平的(de)(de)提(ti)(ti)(ti)高(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現(xian)自主化,《2012年度黨政(zheng)機關公務用車(che)(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意見(jian)稿)》為自主品(pin)牌(pai)擴(kuo)大(da)在政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)市(shi)場份額,為改變目前國內(nei)政(zheng)府采(cai)購以(yi)(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產品(pin)為主的(de)(de)局面提(ti)(ti)(ti)供了保障。促進(jin)自主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮(rong)將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用提(ti)(ti)(ti)供有力保障。預測未來3年,我國室溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)價格的(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產(chan)技(ji)術方面(mian)取得(de)突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產(chan)技(ji)術在2005年(nian)前被幾家跨國公(gong)司壟斷,但(dan)目(mu)前我國已發展成(cheng)為全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年(nian)起開始低(di)于石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市(shi)場(chang)空(kong)間(jian),同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)消(xiao)費。