
硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅和氧(yang)原子交替構成(cheng),硅原子上(shang)(shang)通(tong)常(chang)連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅氧(yang)鏈(lian)節(jie)組(zu)成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可提(ti)高(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出,在180℃下可長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長(chang)時(shi)間仍有彈(dan)性(xing)(xing),瞬時(shi)可耐300℃以(yi)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有生理惰(duo)性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)出特(te)性(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠分類的(de)方法(fa)很(hen)多,通常按固化
前(qian)的形(xing)態分為(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)橡膠和液(ye)體(ti)硅(gui)橡膠;按(an)(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠,高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠;按(an)(an)所用(yong)(yong)單體(ti)的不同,可(ke)分為(wei)(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡膠、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡膠等(deng);按(an)(an)性能和用(yong)(yong)途的不同又可(ke)分為(wei)(wei)通用(yong)(yong)型、超(chao)耐(nai)(nai)低溫(wen)型、超(chao)耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力型、耐(nai)(nai)油型、醫用(yong)(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采(cai)用(yong)(yong)高比表面積的(de)氣(qi)相法白炭黑補強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍升到實用(yong)(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家有(you)美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研究始于(yu)1957年,多家研究所(suo)和企業陸續開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)過程(cheng)是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅氧烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混(hun)入補強填(tian)料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)熱(re)加(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)補強主(zhu)要是各種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度增加(jia)數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能(neng)(neng)及賦予(yu)硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性(xing)能(neng)(neng),也加(jia)入相應的(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是各種(zhong)有(you)機過氧化(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應催(cui)化(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖(tu)所示。一次(ci)硫化的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)高(gao)分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)硫化的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)補充(chong)交(jiao)聯、驅除硫化劑分(fen)解產(chan)物和其他(ta)揮發性化合物以穩定硫化膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式(shi)煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但(dan)在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化。(2)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表明其(qi)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航空、宇(yu)航工(gong)業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩定,在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)下,其(qi)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組織不粘連,具(ju)(ju)(ju)有抗凝血(xue)作用,對肌體組織的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特(te)別適合作為(wei)醫用材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)量
據(ju)(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)新研究,增加(jia)有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)主品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)主化(hua),《2012年度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(lu)(征求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)府采購(gou)(gou)的(de)(de)市(shi)場份額(e),為(wei)改變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采購(gou)(gou)以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進自(zi)主品(pin)牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有力(li)保(bao)障(zhang)。預測未來3年,我國(guo)室(shi)溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油(you)(you)(you)價(jia)(jia)格(ge)的(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生產技術(shu)方面取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生產技術(shu)在2005年前被(bei)幾(ji)家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但(dan)目前我國(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國(guo),這(zhe)(zhe)2個方面原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)(jia)格(ge)從2011年起開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)(jia)的(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)(zhe)將極大(da)(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費(fei)。