
硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)(zi)交替構成(cheng),硅(gui)原子(zi)(zi)上通(tong)常連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠主(zhu)要由(you)含甲(jia)基(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低溫性能,三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)(nai)油性能。硅(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)(nai)低溫性能良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍(reng)能工(gong)作。引入苯基(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性能也很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能承受數周或更長(chang)時間仍(reng)有彈性,瞬時可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠還具(ju)有生理惰性、不會(hui)導致凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特性,因(yin)此(ci)在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣(guang)泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分類(lei)的方法(fa)很多,通常按固化
前(qian)的(de)形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所(suo)用單(dan)體(ti)的(de)不同(tong)(tong),可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性(xing)能(neng)和(he)用途的(de)不同(tong)(tong)又可分(fen)為(wei)通用型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡膠早期是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡膠產品問(wen)世(shi)。1948年(nian),采用(yong)(yong)高比表面積(ji)的(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)硅(gui)(gui)橡膠研制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡膠的(de)性能躍升(sheng)到實用(yong)(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡膠生產技術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始(shi)生產硅(gui)(gui)橡膠的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠的(de)工(gong)業(ye)化研究始(shi)于(yu)1957年(nian),多家研究所和(he)企業(ye)陸(lu)續(xu)開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡膠。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠生產能力(li)為135千噸,其中高溫膠100千噸。
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠
高(gao)(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的過程是經過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的。它主要(yao)以(yi)高(gao)(gao)分子量的聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入補強填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱(re)加壓(ya)下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的補強主要(yao)是各種類(lei)型的白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的強度增加數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種特殊(shu)的性(xing)能,也加入相(xiang)應的各種添加劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是各種有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型(xing)方(fang)法如圖所示。一次硫化的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行高(gao)分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次硫化的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行補充(chong)交(jiao)聯(lian)、驅除硫化劑分(fen)解產物和(he)其他(ta)揮發性化合(he)物以穩定硫化膠的(de)(de)(de)(de)各(ge)項(xiang)性能(neng)。常用的(de)(de)(de)(de)設備有開放式(shi)煉膠機、捏合(he)機及真空(kong)密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬(ying)度,且(qie)力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變(bian)化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度一(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方(fang)可(ke)達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)(deng)十分穩(wen)定,在不(bu)加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮(dan)、氧、二(er)氧化碳等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅(xiu),與人(ren)體(ti)組織(zhi)不(bu)粘連(lian),具有(you)抗凝血作用(yong),對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別適合作為(wei)(wei)醫(yi)用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量
據(ju)中(zhong)國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業協會(hui)統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業硅(gui)橡膠的(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研天(tian)下的(de)新研究,增加有機(ji)硅(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)用(yong)量(liang),可以大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)提(ti)高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業對硅(gui)橡膠需(xu)求(qiu)的(de)增加。國家鼓勵自主(zhu)品牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)化(hua)(hua),《2012年(nian)(nian)度黨(dang)政(zheng)(zheng)機(ji)關(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意見(jian)稿(gao))》為(wei)自主(zhu)品牌(pai)擴大(da)在(zai)(zai)政(zheng)(zheng)府(fu)采購的(de)市場份額,為(wei)改變目前國內政(zheng)(zheng)府(fu)采購以合資(zi)品牌(pai)產(chan)(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)局(ju)面(mian)提(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)品牌(pai)發展(zhan),國產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)繁榮(rong)將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)提(ti)供有力保(bao)障(zhang)。預測未來3年(nian)(nian),我國室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業將(jiang)(jiang)以年(nian)(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非石油(you)基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)98%。但(dan)(dan)因為(wei)石油(you)價格的(de)大(da)幅上漲,同時我(wo)(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產技術方面取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產技術在(zai)2005年(nian)前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但(dan)(dan)目(mu)前(qian)我(wo)(wo)國已發展(zhan)成為(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國,這2個方面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格從(cong)2011年(nian)起開始(shi)低于石油(you)基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗(zong)石油(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模替(ti)代石油(you)基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)市場空間,同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)消(xiao)費。