
硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧原(yuan)(yuan)子(zi)交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)上通常連(lian)有兩個有機基(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含(han)甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)(xing)能良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍(reng)能工(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能也很突(tu)出(chu),在180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也能承受數周或更長(chang)時間(jian)仍(reng)有彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透過率在合成(cheng)聚合物中是(shi)較(jiao)高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝(ning)血(xue)的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因(yin)此(ci)在醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣(guang)泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的方法很多(duo),通常按固(gu)化(hua)
前的形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化溫(wen)(wen)度分為(wei)室(shi)溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所(suo)用(yong)單(dan)體的不(bu)(bu)同,可(ke)分為(wei)甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基苯(ben)基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和(he)用(yong)途的不(bu)(bu)同又可(ke)分為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三(san)氯(lv)(lv)化鐵(tie)為(wei)催化劑合(he)成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問(wen)世。1948年,采用高比表面積的(de)(de)(de)氣相法白(bai)炭黑補(bu)強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性(xing)能躍升到(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業化研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年,多家研(yan)究(jiu)所和企業陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力(li)為(wei)135千(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)
高溫(wen)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)過(guo)程(cheng)是經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的(de)。它(ta)主要以高分子(zi)量的(de)聚甲(jia)基乙(yi)烯(xi)基硅氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強填(tian)料、硫化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加熱加壓下硫化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強主要是各(ge)種類型(xing)(xing)的(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度增加數十倍(bei)。有時為了(le)降低成(cheng)(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及賦(fu)予硫化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)性(xing)能(neng),也(ye)加入相應的(de)各(ge)種添加劑(ji)。硫化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如圖(tu)所(suo)示。一(yi)次(ci)硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)高(gao)分(fen)(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交聯反(fan)應;二次(ci)硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充交聯、驅(qu)除硫化(hua)劑分(fen)(fen)解(jie)產物和其他揮(hui)發(fa)性(xing)化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能。常(chang)用的(de)(de)設備有開放(fang)式煉膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對航空(kong)、宇(yu)航工(gong)業(ye)的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)(ji)紫(zi)外線等十分穩(wen)定(ding),在(zai)不加(jia)任(ren)何添加(jia)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具有(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)(ji)化(hua)學試劑(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具有(you)抗凝血作(zuo)(zuo)用(yong)(yong),對肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合(he)作(zuo)(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達(da)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)車(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的用(yong)(yong)量約(yue)達(da)2.0萬t。根據觀研天(tian)下的新(xin)研究(jiu),增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材(cai)料(liao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)方面的用(yong)(yong)量,可以大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的安全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)量水平(ping)的提(ti)高(gao)都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求(qiu)的增(zeng)加。國家(jia)鼓勵自主(zhu)品(pin)牌的汽(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)實現自主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政機(ji)關公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)(zai)政府(fu)采(cai)購(gou)的市場(chang)份額,為(wei)(wei)改變目前(qian)國內政府(fu)采(cai)購(gou)以合資(zi)品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的局面提(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進自主(zhu)品(pin)牌發展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業的繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的應用(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障(zhang)。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國室(shi)溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因(yin)(yin)為(wei)(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技(ji)術(shu)方面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技(ji)術(shu)在(zai)2005年前被幾家(jia)跨國公司壟斷,但目(mu)前我國已發展成為(wei)(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大(da)國,這2個(ge)方面原因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起開(kai)始低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替(ti)代(dai)石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費(fei)。