
硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)(tong)常連(lian)有(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)機基團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基和少量乙烯基的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)(de)引入可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)(di)溫性能,三氟丙(bing)基及氰(qing)基的(de)(de)(de)(de)引入則可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)(di)溫性能良好,一般在(zai)(zai)(zai)-55℃下仍(reng)(reng)能工(gong)作。引入苯基后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性能也(ye)很突出(chu),在(zai)(zai)(zai)180℃下可長期工(gong)作,稍(shao)高(gao)于200℃也(ye)能承受數周或更長時間仍(reng)(reng)有(you)(you)彈性,瞬時可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性好,氧(yang)(yang)氣透過率在(zai)(zai)(zai)合成聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)(you)生理惰性、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性,因(yin)此(ci)在(zai)(zai)(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品(pin)種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)(de)方法很多,通(tong)常按(an)固(gu)化前的(de)(de)形態分(fen)為(wei)(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化溫(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所(suo)用單體的(de)(de)不(bu)同,可分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性(xing)能和用途的(de)(de)不(bu)同又可分(fen)為(wei)(wei)通(tong)用型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)(lv)化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用(yong)高比表(biao)面積的(de)氣相(xiang)法白炭(tan)黑補(bu)強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能躍升到(dao)實(shi)用(yong)階(jie)段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技(ji)術(shu)的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開始生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)有(you)美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)(yan)究始于(yu)1957年(nian),多家(jia)研(yan)(yan)究所和企(qi)業陸(lu)續開發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅氧烷(wan)變成彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化成型(xing)的(de)(de)。它主要以高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷(wan)為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補(bu)強填料、硫(liu)化劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)化成彈性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強主要是各種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有(you)(you)時為了降低(di)成本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)入相(xiang)應(ying)的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化劑是各種(zhong)有(you)(you)機過氧化物或加(jia)(jia)成反(fan)應(ying)催化劑。
加(jia)工成型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是進行(xing)高分子鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)交聯(lian)反應(ying);二次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是進行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)分解產物(wu)和其(qi)他(ta)揮發(fa)性(xing)化(hua)(hua)合(he)物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)(de)(de)(de)設備有開放(fang)式煉(lian)膠機、捏合(he)機及真空密(mi)煉(lian)機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫(zi)外線等(deng)(deng)十分穩(wen)定,在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)(you)優異(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)(bi)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)(you)中(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等(deng)(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組織(zhi)不粘連(lian),具(ju)(ju)有(you)(you)(you)抗(kang)凝(ning)血作用,對(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作為醫(yi)用材料。
硅橡膠的用(yong)量(liang)
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達(da)到(dao)1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比(bi)分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以大(da)(da)幅度提(ti)(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠需(xu)求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵(li)自主(zhu)品牌的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實(shi)現自主(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機關公(gong)務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為自主(zhu)品牌擴大(da)(da)在(zai)政(zheng)府(fu)采購(gou)的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變(bian)目(mu)前國(guo)(guo)內政(zheng)府(fu)采購(gou)以合(he)資(zi)品牌產(chan)(chan)品為主(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面提(ti)(ti)(ti)供(gong)(gong)了保障。促進自主(zhu)品牌發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)(ti)供(gong)(gong)有(you)力保障。預測未(wei)來(lai)3年,我(wo)國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)非(fei)石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石油價格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同(tong)時(shi)我國(guo)在硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術方面取得突(tu)破,有機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)前被幾(ji)家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但(dan)目前我國(guo)已發(fa)展成(cheng)(cheng)(cheng)為全球有機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個(ge)方面原因使(shi)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起(qi)開(kai)始低于石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石油基(ji)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規(gui)模替代石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)拓展有機(ji)硅(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑(ji)和硅(gui)樹脂等其他有機(ji)硅(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費。