
硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈(lian)由硅和氧(yang)原(yuan)子交替構(gou)成,硅原(yuan)子上通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含(han)甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅氧(yang)鏈(lian)節(jie)組(zu)成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)(wen)及(ji)耐油性(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出,在180℃下(xia)可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長時(shi)間仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率在合(he)成聚(ju)合(he)物中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)。此外,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不(bu)會導致凝(ning)血的(de)(de)突出特性(xing),因此在醫用領域應用廣泛。
主要品(pin)種(zhong)
硅(gui)橡膠分類的方法很多,通常按(an)固(gu)化
前的形態(tai)分為(wei)(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體(ti)的不(bu)同(tong),可分為(wei)(wei)甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按(an)性能和(he)用途的不(bu)同(tong)又可分為(wei)(wei)通用型、超耐低(di)溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力(li)型、耐油型、醫用型等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以(yi)三(san)氯化鐵為(wei)催化劑合成的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用高比(bi)表面積的氣(qi)相法白炭黑補強(qiang)的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成功(gong),使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性(xing)能躍升(sheng)到(dao)實(shi)用階段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術(shu)的基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工(gong)業化研(yan)究始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究所和(he)企業陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力(li)為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要以高分(fen)子量(liang)的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)化劑(ji)等(deng),在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)化成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)主要是各種(zhong)類(lei)型的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有(you)時(shi)為了降(jiang)低(di)成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)能(neng)(neng)及賦予硫(liu)化膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng),也加(jia)入相(xiang)應的(de)(de)(de)各種(zhong)添(tian)加(jia)劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是各種(zhong)有(you)機過(guo)氧(yang)化物或加(jia)成(cheng)反應催化劑(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)(de)(de)(de)交聯反應;二次硫化(hua)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充(chong)交聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分解(jie)產物(wu)和其他(ta)揮發性化(hua)合物(wu)以穩定硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)各項性能(neng)。常用的(de)(de)(de)(de)設備有開(kai)放式煉膠(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing),雖(sui)然常溫(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)環境下,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)和(he)(he)表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)(xian)變化。(2)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)十分穩定(ding),在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)(de)情(qing)況下,就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐候性(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)(dian)暈性(xing)和(he)(he)耐電(dian)(dian)弧性(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理機械(xie)(xie)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)(xie)性(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)下,其(qi)物(wu)理機械(xie)(xie)性(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化學試劑性(xing)。普通(tong)(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑性(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透過(guo)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組織不粘連,具(ju)有(you)抗凝(ning)血作(zuo)用,對(dui)肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)非常少。特別適(shi)合作(zuo)為醫用材料。
硅橡(xiang)膠的(de)用(yong)量
據(ju)中(zhong)國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同比(bi)分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)的用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根據(ju)觀研天下的新研究,增(zeng)加(jia)有(you)機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大(da)(da)幅度(du)提(ti)(ti)高(gao)(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的安(an)全(quan)性(xing)能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平(ping)的提(ti)(ti)高(gao)(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)需求的增(zeng)加(jia)。國家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年度(du)黨政機關(guan)公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿(gao))》為(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴大(da)(da)在(zai)政府(fu)采購的市場(chang)份額,為(wei)改(gai)變(bian)目(mu)前國內政府(fu)采購以(yi)合資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的局(ju)面(mian)提(ti)(ti)供了保障。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發(fa)展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業的繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的應用(yong)提(ti)(ti)供有(you)力保障。預測(ce)未(wei)來3年,我國室溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要(yao)的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約占非石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消(xiao)費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大幅上漲,同時我(wo)(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術方(fang)面取得突破,有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術在2005年前(qian)(qian)被幾(ji)家(jia)跨國(guo)公司壟斷,但目前(qian)(qian)我(wo)(wo)國(guo)已發(fa)展(zhan)(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo),這2個(ge)方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約為(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并開始(shi)大規模替代石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這將(jiang)極大拓展(zhan)(zhan)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其他有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。