
硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)和氧原(yuan)子交替構(gou)成,硅(gui)原(yuan)子上(shang)通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要(yao)由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節(jie)組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低溫性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫性(xing)能(neng)(neng)良好,一(yi)般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)作。引入(ru)(ru)苯基(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)(ke)(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數(shu)周或更長時間仍有(you)(you)彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)(zai)合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此(ci)(ci)在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的(de)方法很多(duo),通(tong)常(chang)按(an)固化前(qian)的(de)形態分為固體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫度分為室(shi)溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體(ti)的(de)不同,可(ke)分為甲基乙烯基硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯(ben)基乙烯基硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能(neng)和用途的(de)不同又可(ke)分為通(tong)用型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是由美國以(yi)三氯化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的。1945年(nian)(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產品問世。1948年(nian)(nian)(nian),采用高(gao)比表面積的氣相法白炭(tan)黑補(bu)強(qiang)的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的性能躍升到(dao)實用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)產技術(shu)的基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的國家(jia)有美國。俄羅斯(si)、德國、日本、韓(han)國和中(zhong)國等(deng)。中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的工業化研究(jiu)始于1957年(nian)(nian)(nian),多家(jia)研究(jiu)所(suo)和企業陸(lu)續開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年(nian)(nian)(nian)底,中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)產能力為135千噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫膠100千噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)(de)過程(cheng)是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主要以(yi)高分子(zi)量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為生膠(jiao),混入(ru)補強填(tian)料(liao)、硫(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓(ya)下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補強主要是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度增(zeng)加數(shu)十倍。有(you)時為了降低(di)成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也加入(ru)相應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添(tian)加劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機(ji)過氧化(hua)物或(huo)加成(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)劑。
加工成型方法如圖(tu)所示。一(yi)次硫化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行高分子鏈的(de)交聯(lian)反(fan)應;二(er)次硫化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行補充交聯(lian)、驅(qu)除硫化劑分解產物(wu)和其他(ta)揮發性(xing)化合(he)物(wu)以穩(wen)定(ding)硫化膠(jiao)的(de)各項性(xing)能。常用(yong)的(de)設備有(you)開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)特征(zheng)是高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持(chi)一(yi)(yi)(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du)(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其(qi)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這(zhe)對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外(wai)線等(deng)十分穩(wen)定,在不加任何(he)添加劑的(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二氧化碳(tan)等(deng)氣體(ti)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織不粘連(lian),具(ju)有(you)(you)抗凝(ning)血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合(he)(he)作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比(bi)分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)量約(yue)達2.0萬t。根(gen)據(ju)(ju)觀(guan)研天下(xia)的(de)新研究(jiu),增(zeng)加有機(ji)硅材料在(zai)(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)(yong)量,可以大(da)幅度提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平(ping)的(de)提高都將(jiang)(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求(qiu)(qiu)的(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)品牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)(qiu)意見稿(gao))》為(wei)(wei)自主(zhu)品牌擴大(da)在(zai)(zai)(zai)政府采(cai)購的(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)改變目前國(guo)內政府采(cai)購以合資品牌產(chan)品為(wei)(wei)主(zhu)的(de)局面提供了(le)保(bao)障。促(cu)進(jin)自主(zhu)品牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁(fan)榮將(jiang)(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提供有力保(bao)障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產(chan)技術方面(mian)取得(de)突破,有機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產(chan)技術在2005年前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球有機硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開始低于石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大(da)拓(tuo)展有機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場空間(jian),同時將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)消費(fei)。