
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上(shang)(shang)通(tong)常連有兩個有機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲基和少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基的(de)(de)引入可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng),三(san)氟丙基及氰基的(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好(hao)(hao),一般在-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)工作。引入苯基后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu),在180℃下可(ke)長(chang)(chang)期工作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長(chang)(chang)時間仍(reng)(reng)有彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好(hao)(hao),氧(yang)氣透(tou)過率(lv)在合(he)成(cheng)聚合(he)物(wu)中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝血的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在醫(yi)用領域應用廣泛。
主要(yao)品種
硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的方(fang)法很多(duo),通(tong)常(chang)按固化(hua)前的形態分(fen)為(wei)(wei)固體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)單體(ti)的不(bu)同(tong),可分(fen)為(wei)(wei)甲(jia)(jia)基乙烯基硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)(jia)基苯基乙烯基硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用(yong)(yong)途的不(bu)同(tong)又可分(fen)為(wei)(wei)通(tong)用(yong)(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)橡膠早期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)以三(san)氯化(hua)鐵為(wei)(wei)催(cui)化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡膠產品問世。1948年(nian),采用高比表面(mian)積的(de)(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡膠研制成(cheng)功,使硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)性能躍升到(dao)實(shi)用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)橡膠生產技術的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)工(gong)業化(hua)研究始于(yu)1957年(nian),多(duo)家研究所和(he)企業陸續開發出各種硅(gui)橡膠。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)橡膠生產能力(li)為(wei)(wei)135千噸,其(qi)中高溫膠100千噸。
高溫(wen)硫化(hua)硅橡膠
高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)(de)過程是(shi)(shi)經(jing)過高(gao)(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高(gao)(gao)分子量(liang)的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)(qiang)(qiang)填(tian)料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)(qiang)(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)各種(zhong)(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度增加(jia)數十(shi)倍(bei)。有時為(wei)了降(jiang)低(di)成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及(ji)賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入(ru)相應的(de)(de)各種(zhong)(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各種(zhong)(zhong)(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二(er)次(ci)硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)補(bu)充交(jiao)聯、驅(qu)除硫化劑分(fen)解產(chan)物和其他揮(hui)發性化合物以穩定(ding)硫化膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備(bei)有(you)開放(fang)式煉膠機、捏(nie)合機及真(zhen)空密煉機。
主(zhu)要性能(neng)
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)、回(hui)彈性(xing)和表面硬(ying)度(du),且力學性(xing)能(neng)(neng)無明顯變(bian)化。(2)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃(li)化溫(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這(zhe)對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候性(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線(xian)等(deng)十分穩定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)情(qing)況下,就具有(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)。(4)電氣性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)和耐(nai)電弧性(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理機械性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下的(de)(de)物理機械性(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)下,其物理機械性(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學試劑性(xing)。普(pu)通(tong)(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過(guo)性(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮(dan)、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化碳等(deng)氣體的(de)(de)透氣性(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體組織(zhi)不粘連,具有(you)抗凝血作用,對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別適合作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用量約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加有機(ji)硅(gui)材(cai)料在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用量,可以(yi)(yi)大幅度提(ti)(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用量水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)(ti)高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實(shi)現自(zi)(zi)(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)自(zi)(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前(qian)國(guo)(guo)內(nei)政(zheng)府采購(gou)以(yi)(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)(ti)供了保(bao)障。促進(jin)自(zi)(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用提(ti)(ti)(ti)供有力(li)保(bao)障。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業將(jiang)(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)(jia)格的(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵(jian)原料有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技術方(fang)面取得突破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨(kua)國公司壟(long)斷,但目(mu)前(qian)我(wo)國已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這2個方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價(jia)(jia)格從(cong)2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉價(jia)(jia)的(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)市(shi)場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)消費(fei)。