
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常連有兩個有機基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節(jie)組(zu)成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則(ze)可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能良(liang)好(hao),一般在-55℃下仍(reng)能工作。引(yin)入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能也很突出(chu),在180℃下可長(chang)期工作,稍(shao)高(gao)(gao)(gao)于200℃也能承受數(shu)周或更長(chang)時間仍(reng)有彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可耐300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)(yang)氣透過率在合成聚(ju)合物中是較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導(dao)致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),因此(ci)(ci)在醫(yi)用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通常按固(gu)化
前的(de)形態分(fen)為(wei)(wei)固(gu)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化溫度分(fen)為(wei)(wei)室溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體的(de)不同(tong),可分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按(an)性(xing)能和用途(tu)的(de)不同(tong)又可分(fen)為(wei)(wei)通用型、超(chao)(chao)耐(nai)(nai)低溫型、超(chao)(chao)耐(nai)(nai)高(gao)溫型、高(gao)強(qiang)力(li)型、耐(nai)(nai)油型、醫(yi)用型等等。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑(ji)合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實(shi)用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技(ji)術的(de)基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯硅(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業(ye)化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年,多(duo)家(jia)研(yan)究所和(he)企業(ye)陸續開發出各(ge)種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千噸,其中高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成(cheng)彈性體(ti)的(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao),混(hun)入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)類(lei)型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)(jia)數(shu)十倍。有時(shi)為了(le)降低(di)成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)性能(neng),也加(jia)(jia)(jia)入相應的(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)有機過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)交(jiao)聯反(fan)應;二次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯、驅(qu)除硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發性化(hua)(hua)合物(wu)以穩(wen)定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各項性能。常用(yong)的(de)設備有(you)開放式煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真空(kong)密煉(lian)機(ji)。
主要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩定,在不加任何(he)添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于(yu)通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組織(zhi)不粘連,具有(you)抗(kang)凝血作用(yong)(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同(tong)比分別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用量約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機(ji)硅材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)用量,可以(yi)大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量和(he)單(dan)車(che)用量水平的(de)(de)(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業對硅橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件(jian)實現(xian)自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度(du)黨政(zheng)機(ji)關公務(wu)用車(che)選用車(che)型目(mu)錄(lu)(征求意(yi)見(jian)稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市場份額(e),為改(gai)變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)以(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面(mian)提供(gong)了保障(zhang)。促(cu)進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業的(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠的(de)(de)(de)應用提供(gong)有力保障(zhang)。預測(ce)未來(lai)3年,我國(guo)室(shi)溫硫化硅橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)行業將(jiang)以(yi)年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)非(fei)石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)98%。但因為石油(you)(you)價(jia)格的(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)時(shi)(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術方(fang)面取(qu)得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術在(zai)2005年(nian)前(qian)被幾家(jia)跨國公司壟斷(duan),但目前(qian)我國已發展(zhan)(zhan)成(cheng)(cheng)為全(quan)球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國,這(zhe)2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始低(di)于石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)宗石油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模(mo)替代石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市(shi)場(chang)空間,同(tong)時(shi)(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等(deng)其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)消(xiao)費。