
硅橡膠是指(zhi)主(zhu)(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和氧原子交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上(shang)(shang)通(tong)常(chang)連有(you)兩個有(you)機基團(tuan)的(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)(zhu)要由(you)含(han)甲基和少量乙烯基的(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯基的(de)引入可(ke)提高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基及氰基的(de)引入則(ze)可(ke)提高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良(liang)好(hao),一(yi)般在(zai)-55℃下仍能工(gong)作(zuo)。引入苯基后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)能也很(hen)突出(chu)(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍(shao)高于(yu)200℃也能承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上(shang)(shang)的(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是較高的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)突出(chu)(chu)特(te)性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類(lei)的(de)方法很(hen)多,通常按固化
前的(de)形(xing)態(tai)分為(wei)固體硅橡(xiang)(xiang)膠和液體硅橡(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)硫(liu)化溫度(du)分為(wei)室溫硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)所用單體的(de)不同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)(an)性(xing)能(neng)和用途的(de)不同又可(ke)分為(wei)通用型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催(cui)化劑合(he)成的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采用高比(bi)表面積的氣相法白(bai)炭黑補強(qiang)的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能躍(yue)升到實(shi)用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技(ji)術(shu)的基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成開始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究(jiu)所和企(qi)業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡膠是(shi)(shi)指聚(ju)硅氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)體的(de)過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要以高分子量(liang)的(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧(yang)烷為生(sheng)膠,混(hun)入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅橡膠的(de)補強(qiang)主(zhu)要是(shi)(shi)各種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十倍。有時為了(le)降(jiang)低成(cheng)本(ben)或改善膠料性(xing)能(neng)及賦(fu)予硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各種(zhong)特(te)殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種(zhong)有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法(fa)如圖所示。一(yi)次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)高分(fen)(fen)子鏈的(de)(de)交聯反應(ying);二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)補充交聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)(fen)解產物和(he)其他揮發(fa)性化(hua)(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設(she)備有開放式煉膠機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊(shu)配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭氧及紫外線等(deng)(deng)十(shi)分穩定(ding)(ding),在不加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學(xue)試(shi)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮(dan)、氧、二氧化(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體組織不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong)(yong)(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適合作(zuo)為(wei)醫(yi)用(yong)(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的用(yong)(yong)量約達2.0萬t。根據觀研天下的新(xin)研究(jiu),增(zeng)(zeng)加有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方面(mian)的用(yong)(yong)量,可以(yi)大(da)幅度(du)(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的安全性(xing)能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和(he)(he)單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的提(ti)高都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的增(zeng)(zeng)加。國家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實(shi)現自(zi)主(zhu)化,《2012年度(du)(du)黨政(zheng)機關公務用(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)品(pin)(pin)牌擴大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)采購的市(shi)場份額,為(wei)改變目(mu)前國內政(zheng)府(fu)采購以(yi)合(he)資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的局面(mian)提(ti)供了(le)保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌發展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的應(ying)用(yong)(yong)提(ti)供有(you)力保(bao)障。預測未(wei)來3年,我國室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將以(yi)年均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重(zhong)要的(de)(de)非(fei)石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)(tong)時我國(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有機硅(gui)單體的(de)(de)生產技(ji)術方面(mian)取得突破(po),有機硅(gui)單體的(de)(de)生產技(ji)術在2005年(nian)前被(bei)幾家(jia)跨國(guo)(guo)公司壟斷(duan),但目前我國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全(quan)球有機硅(gui)單體第(di)1大國(guo)(guo),這2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始(shi)(shi)低于(yu)石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大宗石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)(shi)大規模替(ti)代石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極(ji)大拓展(zhan)有機硅(gui)產業(ye)的(de)(de)市場空間,同(tong)(tong)時將帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和(he)硅(gui)樹脂等(deng)其(qi)他有機硅(gui)產品的(de)(de)消費(fei)。