
硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)(he)氧原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通常(chang)連有(you)(you)(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)(you)(you)機(ji)基(ji)團的(de)橡(xiang)膠。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主要由(you)含甲基(ji)和(he)(he)少量乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基(ji)的(de)引入可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)引入則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好,一(yi)般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)作。引入苯(ben)基(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)也很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期工(gong)作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受(shou)數周或更(geng)長時間仍有(you)(you)(you)(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)好,氧氣透(tou)(tou)過率在(zai)(zai)合成聚合物(wu)中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還(huan)具有(you)(you)(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類的(de)方(fang)法很(hen)多(duo),通常按固化
前的形態(tai)分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠;按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠,高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠;按所用單體(ti)的不同,可分(fen)為(wei)甲基乙烯基硅(gui)橡(xiang)膠,甲基苯基乙烯基硅(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠等(deng)(deng);按性(xing)能和(he)用途的不同又可分(fen)為(wei)通用型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)(gao)強力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑(ji)合成的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比表面積的(de)氣相(xiang)法(fa)白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制成功(gong),使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎。從二(er)(er)甲基二(er)(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)(jia)有美(mei)國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研究始于1957年(nian)(nian),多家(jia)(jia)研究所(suo)和企業(ye)陸續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它(ta)主要(yao)以(yi)高分子量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生(sheng)膠(jiao),混入補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類(lei)型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)數(shu)十(shi)倍。有時為了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改(gai)善(shan)膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法(fa)如圖(tu)所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行補(bu)充交(jiao)聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物(wu)和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)合物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)各(ge)項性(xing)能。常用的(de)設備有(you)開放式煉膠機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征(zheng)是高(gao)溫(wen)穩定性,雖然(ran)常溫(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)(tian)然(ran)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)(de)一(yi)(yi)半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)柔(rou)韌性、回彈性和表(biao)面硬度,且力學性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)度一(yi)(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這(zhe)對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等十分(fen)穩定,在不加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候性。(4)電(dian)氣性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)緣性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性和耐(nai)電(dian)弧性也非常好。(5)物理機(ji)械(xie)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理機(ji)械(xie)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia),其(qi)物理機(ji)械(xie)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試劑性。普(pu)通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過(guo)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)透氣性比天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織不粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝(ning)血作用,對肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反應(ying)性非常少。特別適合(he)作為(wei)醫用材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比(bi)分別(bie)增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約(yue)達(da)2.0萬t。根據(ju)觀研天下(xia)的(de)(de)(de)(de)新研究,增加(jia)有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以(yi)(yi)大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提高(gao)都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)。國家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實(shi)現(xian)自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度(du)黨(dang)政機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政府(fu)采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前(qian)國內(nei)政府(fu)采(cai)購(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局(ju)面提供了保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(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)應用(yong)(yong)提供有力保障。預(yu)測未來3年,我國室溫(wen)硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將以(yi)(yi)年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)(xiao)費量的(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)大(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技(ji)(ji)術方面(mian)取得(de)突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技(ji)(ji)術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨(kua)國公司壟斷,但(dan)目前(qian)我國已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國,這2個方面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價(jia)格(ge)從2011年起(qi)開始(shi)低于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場空間,同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)消(xiao)(xiao)費。