
硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常(chang)連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)(ji)和少量(liang)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期(qi)工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或(huo)更長時間(jian)仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血(xue)的(de)(de)(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing)(xing),因(yin)此在(zai)醫用領域(yu)應(ying)用廣泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類(lei)的方法很多,通(tong)常按固化
前的(de)形態分(fen)(fen)為固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫(liu)化溫度分(fen)(fen)為室溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體(ti)的(de)不同,可分(fen)(fen)為甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能和用(yong)途的(de)不同又可分(fen)(fen)為通用(yong)型、超耐低(di)溫型、超耐高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐油(you)型、醫用(yong)型等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為(wei)催化劑合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍(yue)升到(dao)實用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技(ji)術(shu)的(de)基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開始生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研究始于1957年(nian),多(duo)家(jia)研究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為(wei)135千噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)變(bian)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它主要以高分子量的(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)為生(sheng)膠(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料、硫化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加熱加壓下硫化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)主要是(shi)各種類(lei)型的(de)白(bai)炭黑,可使硫化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加數十(shi)倍(bei)。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)能及賦予(yu)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種特殊(shu)的(de)性(xing)能,也加入相(xiang)應(ying)的(de)各種添加劑。硫化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各種有(you)機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的目的是進(jin)行(xing)高分子鏈的交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)的目的是進(jin)行(xing)補充交聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分解產物和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的各項性(xing)能(neng)。常用的設備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表面硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)能(neng)無明顯(xian)變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可(ke)達(da)-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)優異。這(zhe)對航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)十(shi)分穩(wen)定,在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)也(ye)非常好(hao)。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)優于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體透過(guo)性(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等(deng)氣體的(de)(de)透氣性(xing)(xing)比(bi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作用,對肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)非常少。特別適合作為醫用材(cai)料。
硅橡膠的(de)用(yong)量(liang)
據中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)(wan)輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)新研究(jiu),增加有機硅材(cai)料在(zai)汽(qi)車(che)(che)零部(bu)件方面(mian)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水(shui)平(ping)的(de)(de)提(ti)高(gao)都(dou)將(jiang)推(tui)動汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠需(xu)求(qiu)的(de)(de)增加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)主化,《2012年度(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)擴大在(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保(bao)障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障。預測未來3年,我國(guo)(guo)室溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年均20%增長。
此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)油(you)價(jia)(jia)(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大幅上(shang)漲,同時我(wo)國在硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有(you)(you)機(ji)(ji)硅單體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術方(fang)面(mian)取得(de)突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅單體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術在2005年前被幾家跨國公司壟(long)斷(duan),但(dan)目前我(wo)國已發(fa)展成(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)有(you)(you)機(ji)(ji)硅單體第1大國,這2個方(fang)面(mian)原(yuan)因使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)(jia)(jia)格(ge)從(cong)2011年起開始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗(zong)石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)(jia)(jia)的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大規模替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大拓展有(you)(you)機(ji)(ji)硅產(chan)業的(de)(de)(de)市場(chang)空(kong)間,同時將(jiang)帶動(dong)硅油(you)、硅烷偶(ou)聯(lian)劑(ji)和硅樹脂(zhi)等其他(ta)有(you)(you)機(ji)(ji)硅產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)消(xiao)費。