
硅橡膠是指主(zhu)(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主(zhu)(zhu)要由含(han)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫性(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫性(xing)能良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能工作。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能也很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)于(yu)200℃也能承(cheng)受數周或更(geng)長時(shi)間(jian)仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)(zai)合成聚(ju)合物中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還具有(you)生(sheng)理(li)惰性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突(tu)出特性(xing),因(yin)此在(zai)(zai)醫(yi)用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主要(yao)品種
硅橡膠分類的(de)方法很多,通常(chang)按固化(hua)
前的形態(tai)分(fen)為(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度(du)分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所(suo)用單體(ti)的不(bu)同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)性能和(he)用途的不(bu)同又可分(fen)為(wei)通(tong)用型(xing)(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵為催(cui)化劑(ji)合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面(mian)積的(de)氣(qi)相(xiang)法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階(jie)段(duan),奠(dian)定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產技術(shu)的(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)烷(wan)合成開始生(sheng)(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)和(he)(he)中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化研(yan)究始于(yu)1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所(suo)和(he)(he)企(qi)業陸續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產能力(li)為135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚(ju)硅氧烷(wan)變(bian)成(cheng)彈性體的(de)(de)過程是(shi)(shi)經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主要(yao)以高分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧烷(wan)為(wei)(wei)生膠(jiao),混(hun)入補(bu)強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅橡膠(jiao)的(de)(de)補(bu)強主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有(you)時(shi)為(wei)(wei)了降低成(cheng)本或(huo)改善(shan)膠(jiao)料(liao)性能及(ji)賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)(de)性能,也(ye)加(jia)(jia)入相應的(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)(ge)種有(you)機過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型方法如圖所示。一次(ci)硫化(hua)的目的是進行(xing)高分子鏈的交(jiao)聯反應;二次(ci)硫化(hua)的目的是進行(xing)補充(chong)交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑分解(jie)產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的各項性能。常用的設備(bei)有(you)開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面(mian)硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方可(ke)達(da)-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等十分穩定(ding),在不(bu)加(jia)(jia)任何添加(jia)(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物(wu)(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味(wei),無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組(zu)織不(bu)粘連,具(ju)(ju)有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適(shi)合作為(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅(gui)橡(xiang)膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷(xiao)分(fen)別達到(dao)1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同(tong)比分(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約(yue)達2.0萬(wan)(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)(de)新(xin)研究,增(zeng)加有機(ji)硅材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都(dou)將推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨(dang)政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為改變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府(fu)采(cai)購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁(fan)榮將為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力(li)保障。預測(ce)未來3年(nian),我國(guo)室(shi)溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技(ji)術方面取得突破(po),有機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技(ji)術在2005年(nian)前被(bei)幾家跨國公司壟(long)斷,但目前我國已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球(qiu)有機硅(gui)單體(ti)第1大(da)國,這(zhe)2個方面原因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)起開始(shi)低(di)于石(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗(zong)石(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)規模替(ti)代石(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓展有機硅(gui)產業的(de)(de)市場(chang)空間,同(tong)時將(jiang)帶(dai)動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有機硅(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費。