
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)和氧(yang)(yang)原子交替構成,硅(gui)原子上通常連有兩個有機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性能(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則(ze)可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)性能(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱(re)性能(neng)也(ye)很(hen)突出,在180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或(huo)更長時間仍(reng)有彈性,瞬(shun)時可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性好(hao),氧(yang)(yang)氣(qi)透過率在合成聚合物中(zhong)是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有生(sheng)理(li)惰性、不會導致凝血(xue)的(de)(de)(de)突出特性,因此在醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣(guang)泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方(fang)法(fa)很(hen)多,通常按(an)固化
前(qian)的形態(tai)分(fen)為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)(hua)溫度分(fen)為室(shi)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體的不(bu)同,可分(fen)為甲(jia)基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按(an)性能和用(yong)途的不(bu)同又(you)可分(fen)為通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫型(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年(nian)(nian)(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian)(nian)(nian)(nian),采用(yong)(yong)高比(bi)表面積的(de)(de)(de)氣(qi)相法白(bai)炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能躍升到實用(yong)(yong)階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業化研(yan)(yan)究(jiu)始(shi)于1957年(nian)(nian)(nian)(nian),多家(jia)研(yan)(yan)究(jiu)所和(he)企(qi)業陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千(qian)噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高(gao)溫硫化硅橡(xiang)膠
高溫硫化(hua)硅橡膠是(shi)(shi)指聚(ju)(ju)硅氧烷變成(cheng)彈性體(ti)的過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的。它主要(yao)以高分子量的聚(ju)(ju)甲(jia)基乙烯基硅氧烷為(wei)生膠,混入補(bu)強填料(liao)、硫化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅橡膠的補(bu)強主要(yao)是(shi)(shi)各種(zhong)類型的白炭黑,可使(shi)硫化(hua)膠的強度(du)增加(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了降低成(cheng)本或改善(shan)膠料(liao)性能及(ji)賦予硫化(hua)膠各種(zhong)特殊的性能,也加(jia)入相(xiang)應的各種(zhong)添加(jia)劑。硫化(hua)劑是(shi)(shi)各種(zhong)有機過(guo)氧化(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑。
加工成型方法(fa)如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行高分(fen)子鏈的(de)交聯反(fan)應;二次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行補充交聯、驅(qu)除硫(liu)(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和其(qi)他(ta)揮發(fa)性(xing)化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)各項(xiang)性(xing)能。常用(yong)的(de)設(she)備(bei)有開放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)僅(jin)是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du)(du),且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度(du)(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊(shu)配(pei)方可達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線(xian)等(deng)十(shi)分穩定(ding),在不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia)(xia),就具(ju)有(you)(you)(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia)(xia),其物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體組織不(bu)粘連,具(ju)有(you)(you)(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)產(chan)銷(xiao)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)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量約達(da)2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有(you)機硅(gui)材(cai)料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)(bu)件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量,可以(yi)大幅(fu)度(du)提(ti)高汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)量和單(dan)車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度(du)黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)(zai)政府采(cai)購的(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)場份額(e),為改(gai)變(bian)目(mu)前國(guo)內(nei)政府采(cai)購以(yi)合(he)資(zi)品(pin)牌產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有(you)力保障。預(yu)測未來3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以(yi)年均20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成橡膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成橡膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油(you)價(jia)(jia)格(ge)的(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同(tong)時我國(guo)在硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術方面(mian)取得突(tu)破,有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術在2005年(nian)前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)公(gong)司壟斷(duan),但(dan)目前(qian)我國(guo)已發展(zhan)(zhan)成為全球(qiu)有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)價(jia)(jia)格(ge)從2011年(nian)起(qi)開始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成橡膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為廉(lian)價(jia)(jia)的(de)合成橡膠(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成橡膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大(da)(da)拓展(zhan)(zhan)有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費(fei)。