
硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子(zi)交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入可(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入則可(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)(xia)仍能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也(ye)很(hen)突(tu)出,在180℃下(xia)(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高于200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)承受數(shu)周或更(geng)長(chang)時間仍有彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧氣透過(guo)率(lv)在合(he)成聚合(he)物(wu)中是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在醫用(yong)(yong)領域應用(yong)(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)(de)方法很多,通(tong)常按固化前的(de)(de)形態(tai)分(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)(wen)度(du)分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體的(de)(de)不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)(jia)基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性(xing)能和用(yong)途的(de)(de)不同又可分(fen)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)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以(yi)三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為(wei)催化(hua)(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表面積(ji)的(de)(de)(de)(de)氣相(xiang)法白炭(tan)黑補強(qiang)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)工業(ye)化(hua)(hua)研究始于1957年(nian),多家研究所和企業(ye)陸續(xu)開(kai)發(fa)出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力(li)為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠是(shi)指聚硅氧烷變(bian)成彈性(xing)(xing)體的過程是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型的。它主(zhu)要以高(gao)分子(zi)量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷為生膠,混(hun)入補強填(tian)料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅橡(xiang)膠的補強主(zhu)要是(shi)各(ge)種類型的白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠的強度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有時(shi)為了降低成本(ben)或改善膠料性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠各(ge)種特殊(shu)的性(xing)(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)入相應的各(ge)種添加(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)種有機過氧化(hua)物或加(jia)(jia)成反(fan)應催化(hua)劑。
加工成型方法如圖所(suo)示。一次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分子鏈(lian)的(de)(de)交聯反應;二次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充交聯、驅(qu)除硫化(hua)劑分解(jie)產物(wu)(wu)和其他揮發性(xing)化(hua)合物(wu)(wu)以穩定(ding)硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設備有開放式(shi)煉(lian)膠(jiao)機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及(ji)真空密煉(lian)機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅(jin)是天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持(chi)一定(ding)的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變(bian)化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等(deng)十分(fen)穩(wen)定(ding),在不(bu)加任何添加劑的(de)(de)情況下,就具(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅(xiu),與人(ren)體組織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝(ning)血作用,對肌體組織的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別(bie)適合作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別(bie)(bie)達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分別(bie)(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安全(quan)性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水(shui)平的(de)(de)(de)(de)(de)提高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需(xu)求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大在政府采購(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)市場份額(e),為(wei)改變目前(qian)國(guo)內(nei)政府采購(gou)以合(he)資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)局面提供了(le)保障。促進(jin)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力(li)保障。預測未來3年,我國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以年均20%增長。
此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石油(you)價格的(de)大(da)幅上漲(zhang),同時我國(guo)在(zai)(zai)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵(jian)原(yuan)料有(you)機(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術方面(mian)(mian)取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)(zai)2005年前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目前我國(guo)已發(fa)展成(cheng)(cheng)為(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面(mian)(mian)原(yuan)因(yin)使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開始低于(yu)石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗(zong)石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)拓(tuo)展有(you)機(ji)硅產(chan)業的(de)市場空(kong)間(jian),同時將(jiang)帶(dai)動硅油(you)、硅烷偶聯劑和硅樹脂等(deng)其他有(you)機(ji)硅產(chan)品的(de)消費。