
硅橡膠是(shi)(shi)指主鏈由硅(gui)和氧原子(zi)交替(ti)構成,硅(gui)原子(zi)上通常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)引入可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)能,三氟(fu)丙(bing)基(ji)(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)引入則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能良好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能工作。引入苯基(ji)(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)能也很(hen)突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能承受數周或更長時(shi)間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物中是(shi)(shi)較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)(you)生理惰性(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)突出特(te)性(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域應(ying)用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠分(fen)(fen)類的方法很多,通(tong)(tong)常按(an)(an)固化(hua)(hua)前的形態分(fen)(fen)為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和(he)液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)所用(yong)(yong)單體(ti)(ti)的不(bu)同(tong),可(ke)分(fen)(fen)為(wei)甲基乙烯(xi)(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基苯基乙烯(xi)(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等;按(an)(an)性能和(he)用(yong)(yong)途(tu)的不(bu)同(tong)又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)通(tong)(tong)用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國以(yi)三氯(lv)化鐵為催(cui)化劑合成的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比表面積(ji)的(de)氣相法白(bai)炭黑補強(qiang)的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)基礎(chu)。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合成開始(shi)生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國家有美國。俄(e)羅斯、德國、日本(ben)、韓國和(he)中(zhong)(zhong)國等。中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)(ye)化研究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian)(nian),多家研究(jiu)所(suo)和(he)企業(ye)(ye)陸(lu)續開發(fa)出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千(qian)噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)(hua)硅橡膠是指聚硅氧(yang)烷變成彈性體的(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成型的(de)。它主要(yao)以高分(fen)子量的(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為(wei)生(sheng)膠,混入補強(qiang)填(tian)料(liao)、硫化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)(hua)(hua)成彈性體。硅橡膠的(de)補強(qiang)主要(yao)是各(ge)種類型的(de)白炭(tan)黑,可使(shi)硫化(hua)(hua)(hua)膠的(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低(di)成本或改善膠料(liao)性能(neng)(neng)及賦予硫化(hua)(hua)(hua)膠各(ge)種特殊的(de)性能(neng)(neng),也加(jia)入相應(ying)的(de)各(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分(fen)子鏈的(de)交聯(lian)反(fan)應(ying);二次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分(fen)解(jie)產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式(shi)煉(lian)膠(jiao)機、捏(nie)合機及真空密煉(lian)機。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可(ke)達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩(wen)(wen)定(ding)(ding),在不加任何添加劑(ji)(ji)的(de)情況下,就具有優良的(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中(zhong)等(deng)的(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人(ren)體(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具有抗凝血作用(yong)(yong),對肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作為醫用(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協會(hui)統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)(zeng)加有(you)機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang),可(ke)以(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)(liang)和單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度黨(dang)政機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為改變(bian)目(mu)前國(guo)(guo)內政府采購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供(gong)(gong)了保(bao)障。促(cu)進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)(ti)供(gong)(gong)有(you)力(li)保(bao)障。預測未來3年,我國(guo)(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重要(yao)的(de)非石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石(shi)油價格的(de)大(da)(da)(da)幅(fu)上漲,同時我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術方面取得突破(po),有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第(di)1大(da)(da)(da)國,這2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開(kai)始(shi)低于石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)(da)(da)宗石(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始(shi)大(da)(da)(da)規模(mo)替代石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)(da)拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)市場空間,同時將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)消(xiao)費(fei)。