
硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅和氧(yang)(yang)原子交替構成(cheng)(cheng),硅原子上(shang)通常連有(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)機(ji)基(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)硅橡(xiang)膠主要由(you)含(han)甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅氧(yang)(yang)鏈節(jie)組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能良好,一般在-55℃下(xia)仍能工作(zuo)。引(yin)入苯基(ji)(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很突出(chu),在180℃下(xia)可(ke)長期工作(zuo),稍(shao)高(gao)于200℃也能承受數周或更長時間仍有(you)(you)彈(dan)性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)(yang)氣透過率在合(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)物中(zhong)是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)膠還具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此在醫(yi)用領(ling)域(yu)應用廣泛。
主要品(pin)種(zhong)
硅橡膠分類的方(fang)法很多,通常按固化(hua)
前的(de)形態分為固體(ti)(ti)硅橡膠(jiao)和(he)液(ye)體(ti)(ti)硅橡膠(jiao);按硫化溫度分為室溫硫化硅橡膠(jiao),高(gao)溫硫化硅橡膠(jiao);按所用單體(ti)(ti)的(de)不(bu)同,可(ke)分為甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡膠(jiao)、氟硅,腈硅橡膠(jiao)等(deng);按性能(neng)和(he)用途的(de)不(bu)同又可(ke)分為通用型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期是(shi)由(you)美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合(he)成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研制成功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階段,奠定了現(xian)代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產(chan)技術的(de)(de)基礎(chu)。從(cong)二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工業化(hua)研究始(shi)于1957年(nian),多(duo)家(jia)研究所(suo)和企(qi)業陸續(xu)開發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產(chan)能(neng)力(li)為(wei)135千(qian)噸,其中高溫膠100千(qian)噸。
高(gao)溫硫化硅橡(xiang)膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧烷變成(cheng)彈性(xing)體的(de)過(guo)(guo)程是(shi)經(jing)過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高(gao)分(fen)子(zi)量(liang)的(de)聚(ju)甲基乙(yi)烯基硅氧烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)主要是(shi)各種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各種(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫化(hua)(hua)的目(mu)的是進行(xing)高分子(zi)鏈(lian)的交聯反應;二次硫化(hua)(hua)的目(mu)的是進行(xing)補充(chong)交聯、驅除硫化(hua)(hua)劑(ji)分解產物和其他揮發性化(hua)(hua)合(he)物以穩定硫化(hua)(hua)膠的各項性能。常用(yong)的設備有開放式煉(lian)膠機(ji)(ji)、捏合(he)機(ji)(ji)及真空密煉(lian)機(ji)(ji)。
主要性能(neng)
(1)高(gao)(gao)(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)(gao)溫穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫下硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)(hua)溫度(du)一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)紫外線等十分穩(wen)定,在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好(hao)。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫下的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫下,其物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)(hua)(hua)學(xue)試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫下硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)等氣體的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組織不粘連,具有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀(guan)研天下的(de)(de)新研究,增加(jia)有機硅(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡膠需(xu)求的(de)(de)增加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品牌擴(kuo)大在政(zheng)府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府采購以合資品牌產(chan)(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促(cu)進自(zi)主(zhu)品牌發(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)供有力保障。預測未來(lai)3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要(yao)的非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格(ge)的大幅上漲,同(tong)時(shi)我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的生產技術方面取得突破(po),有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的生產技術在2005年(nian)前(qian)(qian)被幾家跨(kua)國公(gong)司壟斷,但(dan)目前(qian)(qian)我國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第(di)1大國,這(zhe)(zhe)2個方面原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開(kai)始低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗(zong)石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并(bing)開(kai)始大規(gui)模(mo)替代(dai)石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)(zhe)將(jiang)極大拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的市場空間(jian),同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的消(xiao)費。