
硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)和(he)氧原子(zi)(zi)交(jiao)替構(gou)成(cheng),硅(gui)原子(zi)(zi)上通(tong)常(chang)連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可提(ti)(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三(san)氟(fu)丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則可提(ti)(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好,一般(ban)在-55℃下仍能工作。引(yin)入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很突出,在180℃下可長期(qi)工作,稍高(gao)于200℃也能承(cheng)受數周或更長時(shi)間(jian)仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率在合成(cheng)聚合物中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫用領域(yu)應(ying)用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)分類的方(fang)法(fa)很多,通常按(an)固(gu)化(hua)前(qian)的形(xing)態分為(wei)固(gu)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫度分為(wei)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體的不同(tong),可分為(wei)甲(jia)(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按(an)性能和用途的不同(tong)又可分為(wei)通用型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強(qiang)力型、耐油型、醫用型等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表(biao)面(mian)積的(de)(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍(yue)升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基礎。從(cong)二(er)(er)甲基二(er)(er)氯硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有(you)美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)(yan)究(jiu)所和企業陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千(qian)噸,其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)體的(de)過程(cheng)是經過高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主(zhu)要以(yi)高分子量的(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加熱加壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)要是各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增加數十(shi)倍。有時為了(le)降低成(cheng)本(ben)或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予(yu)硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能(neng),也加入(ru)相應的(de)各(ge)種(zhong)添加劑(ji)(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是各(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法(fa)如圖所(suo)示。一(yi)次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行高分(fen)子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行補(bu)充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產物(wu)(wu)和(he)其他(ta)揮發性化(hua)(hua)合物(wu)(wu)以(yi)穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常(chang)用的(de)設備(bei)有(you)開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空(kong)密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高溫穩定性(xing)(xing),雖(sui)然(ran)(ran)常(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)保(bao)持一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫度(du)一般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明其(qi)低溫性(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)(yi)。這對(dui)(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩定,在不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈(yun)性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理機械性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)差(cha),但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫下(xia),其(qi)物理機械性(xing)(xing)能(neng)優(you)于(yu)通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)能(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體組織不粘連,具(ju)有(you)抗凝血(xue)作用,對(dui)(dui)肌(ji)體組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)非常(chang)少。特別(bie)適(shi)合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到(dao)1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研天下(xia)的(de)新研究(jiu),增加有(you)機硅(gui)材料(liao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平(ping)的(de)提高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)增加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政機關(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大在(zai)(zai)政府(fu)采購(gou)的(de)市場份額,為改變目前國(guo)內政府(fu)采購(gou)以(yi)合資(zi)品(pin)牌產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)局(ju)面提供(gong)了保障。促進自主(zhu)品(pin)牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提供(gong)有(you)力保障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)油(you)(you)價格(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)方(fang)面取得突破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)在(zai)2005年前被幾家跨國(guo)公司壟(long)斷,但(dan)目前我國(guo)已(yi)發(fa)展成(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價格(ge)(ge)從2011年起開始低于石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規(gui)模替(ti)代石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)(da)拓展有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)市場空(kong)間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)消費。