
硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)和氧原(yuan)子交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)原(yuan)子上(shang)通(tong)常連(lian)有(you)兩個(ge)有(you)機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含(han)甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低溫性(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則(ze)可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫性(xing)能良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍能工作。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能也(ye)很(hen)突出,在180℃下(xia)可長期工作,稍高(gao)于(yu)200℃也(ye)能承受(shou)數周或更長時間(jian)仍有(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率(lv)在合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)生理(li)惰性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類的方法很多,通常按固化前的形態分(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化溫度(du)分(fen)為(wei)室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)(yong)(yong)單體的不同,可(ke)分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和(he)用(yong)(yong)(yong)途的不同又可(ke)分(fen)為(wei)通用(yong)(yong)(yong)型、超(chao)耐低溫型、超(chao)耐高(gao)溫型、高(gao)強(qiang)力(li)型、耐油型、醫用(yong)(yong)(yong)型等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早(zao)期(qi)是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)(chan)品問世。1948年,采(cai)用(yong)高比(bi)表面積的(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)性(xing)能躍升(sheng)到實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術的(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)工業化(hua)研(yan)究(jiu)(jiu)始于1957年,多(duo)家研(yan)究(jiu)(jiu)所和(he)企業陸續(xu)開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)(chan)能力為(wei)135千(qian)噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性體的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要以高分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲基乙(yi)烯基硅(gui)氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao),混入補強填料(liao)(liao)、硫化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強主要是各(ge)種類型的(de)(de)白(bai)炭黑(hei),可(ke)使硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料(liao)(liao)性能及賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)性能,也加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有(you)機過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法(fa)如圖所示。一(yi)次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交聯(lian)反(fan)應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和其他揮(hui)發性化(hua)合物以(yi)穩定(ding)硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常(chang)用的(de)(de)設備有開(kai)放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真(zhen)空密(mi)煉(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方(fang)可(ke)達-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)(yang)及紫外線等(deng)十分(fen)穩(wen)定,在不(bu)加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具有優(you)(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)(you)于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學(xue)試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人(ren)體(ti)組織不(bu)粘連,具有抗凝血(xue)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作(zuo)(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分別增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用量約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用量,可以大(da)幅(fu)度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用量水平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)(zheng)機關公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌擴大(da)在(zai)政(zheng)(zheng)府(fu)采購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變(bian)目前(qian)國(guo)內政(zheng)(zheng)府(fu)采購以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面提(ti)供(gong)(gong)了保(bao)障。促進(jin)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用提(ti)供(gong)(gong)有力保(bao)障。預(yu)測(ce)未(wei)來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石油(you)基(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)基(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石油(you)價格的(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上漲(zhang),同時(shi)我國(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產技術方(fang)(fang)面(mian)(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公司壟(long)斷,但目前(qian)我國(guo)(guo)已發展(zhan)成為(wei)全球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方(fang)(fang)面(mian)(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始(shi)低于石油(you)基(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)(da)宗石油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規(gui)模替(ti)代石油(you)基(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)(jiang)極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)(jiang)帶(dai)動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等(deng)其他有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)產品的(de)(de)消費。