
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原(yuan)子(zi)交替(ti)構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲(jia)基(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)的(de)引(yin)(yin)入可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐高、低溫(wen)性(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)(ji)的(de)引(yin)(yin)入則可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐溫(wen)及(ji)耐油(you)性(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)能良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能工作(zuo)。引(yin)(yin)入苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐熱性(xing)能也很突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可長期工作(zuo),稍(shao)高于200℃也能承受數周或(huo)更長時間(jian)仍有(you)彈性(xing),瞬時可耐300℃以上(shang)的(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)好,氧(yang)(yang)氣透過(guo)率在(zai)合成聚合物中(zhong)是(shi)較高的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)突(tu)出特性(xing),因(yin)此(ci)在(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠分(fen)類(lei)的方法很多(duo),通常按固化
前(qian)的(de)形(xing)態分(fen)為(wei)固(gu)體(ti)(ti)(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠和(he)液體(ti)(ti)(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化溫度分(fen)為(wei)室溫硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠,高溫硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單體(ti)(ti)(ti)的(de)不同,可分(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)性能和(he)用途的(de)不同又可分(fen)為(wei)通用型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期(qi)是由美國以三氯化鐵為催化劑(ji)合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian),采(cai)用高比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階段(duan),奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技(ji)術的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國家有美國。俄羅斯、德國、日本(ben)、韓國和(he)中(zhong)(zhong)國等。中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)(ye)化研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所和(he)企業(ye)(ye)陸(lu)續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力為135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫(wen)膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠是(shi)指聚(ju)(ju)硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型的。它主要以高(gao)分子量的聚(ju)(ju)甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為(wei)生膠,混入補(bu)強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠的補(bu)強(qiang)主要是(shi)各(ge)(ge)種類型的白炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠的強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)本或(huo)(huo)改善膠料性(xing)能(neng)及賦予硫化(hua)(hua)膠各(ge)(ge)種特殊的性(xing)能(neng),也加(jia)入相應(ying)的各(ge)(ge)種添加(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)(ge)種有機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)物或(huo)(huo)加(jia)成(cheng)反(fan)應(ying)催(cui)化(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方法如圖所(suo)示。一(yi)次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行高分子(zi)鏈的(de)(de)交聯(lian)反(fan)應;二次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其(qi)他揮(hui)發性化(hua)(hua)合物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性能(neng)。常用的(de)(de)設備有開放(fang)式(shi)煉膠機、捏(nie)合機及真空密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特征(zheng)是(shi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表明其(qi)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這(zhe)對(dui)航空、宇(yu)航工業(ye)的(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外(wai)線(xian)等十分穩(wen)定(ding),在不(bu)加任(ren)何(he)添加劑的(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia)(xia),就具有(you)優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異(yi)的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)的(de)(de)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia),其(qi)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味(wei),無嗅,與人體組織(zhi)不(bu)粘連,具有(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)作(zuo)為醫用材(cai)料。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅橡膠的(de)(de)用(yong)量約(yue)達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天(tian)下的(de)(de)新研究(jiu),增加(jia)有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)(de)用(yong)量,可(ke)以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量和單車(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)提(ti)高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對硅橡膠需求的(de)(de)增加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)(zi)主品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)(zi)主化,《2012年度黨政(zheng)(zheng)機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自(zi)(zi)主品牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)(zheng)府采(cai)購的(de)(de)市(shi)場份額,為改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)(zheng)府采(cai)購以合資品牌(pai)產(chan)(chan)品為主的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自(zi)(zi)主品牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力(li)保障。預測未(wei)來3年,我國(guo)室溫硫(liu)化硅橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)石(shi)油基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)油價格(ge)的(de)(de)(de)大幅上漲,同(tong)(tong)時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟(long)斷,但目前我國(guo)已發展(zhan)成為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo),這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起開(kai)始(shi)低于(yu)石(shi)油基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大宗(zong)石(shi)油基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大規(gui)模替(ti)代石(shi)油基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極(ji)大拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)(tong)時(shi)將帶(dai)動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)消費。