
硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅和氧原子交替(ti)構成,硅原子上(shang)通常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入可(ke)提(ti)(ti)高(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)引入則可(ke)提(ti)(ti)高(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一(yi)般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)(gong)作。引入苯基(ji)(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)(gong)作,稍高(gao)于(yu)200℃也(ye)能(neng)(neng)承受(shou)數周或更長時間(jian)仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透過率(lv)在(zai)合(he)(he)成聚合(he)(he)物中(zhong)是較(jiao)高(gao)的(de)(de)。此(ci)外(wai),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅(gui)橡(xiang)膠分類(lei)的(de)方法很(hen)多(duo),通常按固(gu)化
前的形態(tai)分(fen)為固體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)(he)液體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)(liu)化溫度分(fen)為室溫硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用單體的不同,可分(fen)為甲(jia)基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性能和(he)(he)用途的不同又可分(fen)為通用型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油型、醫用型等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)以三(san)氯化鐵為(wei)催化劑(ji)合成的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高(gao)比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制(zhi)成功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的性(xing)能躍升(sheng)到實(shi)用(yong)階段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產技術的基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的工業(ye)(ye)化研究(jiu)始于1957年(nian)(nian),多家研究(jiu)所和企業(ye)(ye)陸續開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產能力(li)為(wei)135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠是指聚硅(gui)(gui)氧烷變成彈(dan)性(xing)體的(de)(de)過程是經過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高(gao)(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)氧烷為生(sheng)膠,混入補強填料(liao)(liao)、硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱加壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)性(xing)體。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)補強主要(yao)是各種(zhong)類型的(de)(de)白(bai)炭(tan)黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強度增加數(shu)十倍(bei)。有時(shi)為了(le)降低成本或改善膠料(liao)(liao)性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也(ye)加入相應(ying)的(de)(de)各種(zhong)添加劑。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加成反應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行高(gao)分子(zi)鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發性(xing)(xing)化(hua)合(he)物(wu)以穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項(xiang)性(xing)(xing)能。常用的(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持(chi)一(yi)(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)(biao)面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及紫外線等十分(fen)穩(wen)定(ding)(ding),在不(bu)(bu)加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)(xia),就(jiu)具有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學(xue)試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體組織(zhi)不(bu)(bu)粘連,具有抗凝(ning)血作用(yong),對(dui)(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適合作為醫(yi)用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用量約(yue)達2.0萬t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)新(xin)研究(jiu),增(zeng)加(jia)有(you)機硅材料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)用量,可以大(da)幅度提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)用量水平的(de)(de)提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自主品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)零(ling)部件實現自主化,《2012年(nian)度黨(dang)政機關公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目(mu)(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為自主品牌(pai)擴大(da)在(zai)(zai)政府采購的(de)(de)市場份額,為改(gai)變目(mu)(mu)前國(guo)內政府采購以合(he)資(zi)品牌(pai)產(chan)品為主的(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了(le)保(bao)障。促進(jin)自主品牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用提(ti)(ti)供有(you)力(li)保(bao)障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)行業將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重要(yao)的(de)(de)(de)非(fei)石油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約占非(fei)石油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石油(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大幅上漲(zhang),同(tong)時我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方(fang)面(mian)取(qu)得突破,有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年前被(bei)幾(ji)家跨(kua)國(guo)公(gong)司壟斷(duan),但(dan)目(mu)前我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全(quan)球有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體第(di)1大國(guo),這2個方(fang)面(mian)原因使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起(qi)開始低于石油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約為(wei)(wei)大宗石油(you)基橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開始大規模替代石油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這將(jiang)(jiang)極(ji)大拓展(zhan)有(you)(you)機硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將(jiang)(jiang)帶動(dong)硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他有(you)(you)機硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費。