
硅橡膠是指主鏈(lian)(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通常(chang)連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫及(ji)耐油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長(chang)(chang)期(qi)工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承受(shou)數周(zhou)或(huo)更長(chang)(chang)時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)(yang)氣(qi)透(tou)過率在(zai)合成聚合物中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠分類的(de)方法很多(duo),通常按(an)固化(hua)前的(de)形態分為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液(ye)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單體的(de)不(bu)同(tong),可分為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)性(xing)能(neng)和用途的(de)不(bu)同(tong)又可分為(wei)(wei)通用型(xing)、超耐低(di)溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期是由美(mei)國(guo)以三氯化鐵為(wei)催(cui)化劑合(he)成的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產品問世。1948年,采用(yong)高(gao)比表面積的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)性能躍升到實用(yong)階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產技(ji)術的(de)(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)始生(sheng)(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)國(guo)家(jia)有(you)美(mei)國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)工業化研(yan)究始于1957年,多家(jia)研(yan)究所和企業陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年底,中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產能力為(wei)135千(qian)(qian)噸(dun),其中高(gao)溫膠100千(qian)(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈性體的(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它(ta)主(zhu)要以高(gao)分(fen)子量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生膠,混入補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體。硅(gui)橡膠的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或改(gai)善膠料性能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠各(ge)種特殊(shu)的(de)(de)性能(neng),也(ye)加(jia)入相(xiang)應(ying)的(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方法(fa)如圖所(suo)示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)進行高(gao)分子鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)進行補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解產物(wu)(wu)和其他揮(hui)發性(xing)化(hua)合物(wu)(wu)以穩(wen)定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)(de)(de)(de)設備有開放式(shi)煉膠(jiao)機、捏合機及真空密(mi)煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征(zheng)是高溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半(ban),但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這(zhe)對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)紫(zi)外線(xian)等十分穩定(ding),在不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人(ren)體組織不(bu)粘(zhan)連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌(ji)體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少(shao)。特別適合作為(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的用(yong)量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)銷(xiao)分別達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加(jia)有(you)機(ji)硅材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量,可以(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)量和(he)單(dan)車(che)用(yong)量水(shui)平的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機(ji)關(guan)公務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)擴大在(zai)政府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)(guo)內(nei)政府(fu)采(cai)購以(yi)合資品牌(pai)(pai)產(chan)(chan)品為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面(mian)提供(gong)了(le)保(bao)障(zhang)。促(cu)進(jin)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)發展,國(guo)(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提供(gong)有(you)力(li)保(bao)障(zhang)。預(yu)測未來3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室(shi)溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)行(xing)業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重(zhong)要的(de)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)油(you)(you)(you)價格(ge)(ge)的(de)大幅上(shang)漲(zhang),同時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面(mian)取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在2005年前被幾家(jia)跨國(guo)(guo)公司壟斷(duan),但(dan)目(mu)前我國(guo)(guo)已發展成為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大國(guo)(guo),這2個方(fang)面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價格(ge)(ge)從2011年起開始低于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大宗石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成為廉(lian)價的(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并(bing)開始大規模替代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市(shi)場空(kong)間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費。