
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)原子上通常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)引入可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐高(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)引入則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐溫及(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu),在180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數(shu)周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過(guo)率在合成聚(ju)合物(wu)中是較高(gao)的(de)。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此在醫用領域應用廣(guang)泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡膠分類的方法很(hen)多,通常(chang)按固化
前的(de)形態(tai)分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按硫化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按所用(yong)單體(ti)的(de)不同,可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按性能和用(yong)途的(de)不同又可分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是(shi)由美國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)高比表(biao)面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)性(xing)能躍(yue)升到(dao)實(shi)用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)工業化研究始于1957年(nian),多家研究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為135千(qian)(qian)噸(dun),其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)(qian)噸(dun)。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷變(bian)成彈性體的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型的(de)(de)(de)。它主要以高(gao)分子(zi)量的(de)(de)(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成彈性體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強主要是(shi)各種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑(hei),可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有(you)時為了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予(yu)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能,也加(jia)入相(xiang)應的(de)(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各種(zhong)有(you)機過氧化(hua)物或加(jia)成反應催(cui)化(hua)劑。
加(jia)工(gong)成型方(fang)法如(ru)圖所示。一(yi)次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和(he)其他(ta)揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能。常(chang)用的(de)(de)設備有開(kai)放(fang)式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真(zhen)空密煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外(wai)線等(deng)十分穩定(ding)(ding),在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與(yu)人(ren)體(ti)組(zu)織(zhi)不粘連(lian),具(ju)(ju)有(you)(you)抗凝(ning)血作用,對肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別(bie)增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬t。根據觀(guan)研天(tian)下的(de)(de)新研究,增加有機(ji)硅材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度提高(gao)(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提高(gao)(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)增加。國家鼓(gu)勵(li)自主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)(ling)部(bu)件(jian)實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨(dang)政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)牌擴大在政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)(wei)改(gai)變目前國內(nei)政(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提供(gong)了(le)保障。促進自主(zhu)品(pin)牌發(fa)展(zhan),國產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供(gong)有力保障。預測未來(lai)3年(nian),我國室溫硫化硅橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)橡膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),約占非石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但因為石油(you)價(jia)(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同(tong)時我國在硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術在2005年前被(bei)幾家跨國公司壟斷,但目前我國已發展成(cheng)(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)單體第1大(da)(da)國,這2個方(fang)面(mian)原(yuan)因使硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年起開始低(di)于石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),僅約為大(da)(da)宗石油(you)基(ji)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)(jia)的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),并開始大(da)(da)規模替代(dai)石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)。這將極大(da)(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂(zhi)等其他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費。