
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通(tong)常(chang)連有兩個有機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含(han)甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油(you)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu),在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周(zhou)或更(geng)長時間仍有彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率(lv)在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分(fen)類的方法很多,通常(chang)按固化
前(qian)的(de)(de)形態分為固體(ti)硅橡膠和液體(ti)硅橡膠;按(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)度分為室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅橡膠,高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅橡膠;按(an)所用(yong)(yong)單體(ti)的(de)(de)不同(tong),可分為甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡膠、氟(fu)硅,腈硅橡膠等(deng);按(an)性能和用(yong)(yong)途的(de)(de)不同(tong)又(you)可分為通用(yong)(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫(yi)用(yong)(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早(zao)期是由美國以三氯(lv)化鐵為催(cui)化劑合成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產(chan)品(pin)問世。1948年,采用(yong)(yong)高比表面(mian)積(ji)的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)性能躍升到實用(yong)(yong)階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產(chan)技術的(de)(de)(de)基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)國家(jia)有美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)工(gong)業化研(yan)究始于(yu)1957年,多家(jia)研(yan)究所和企(qi)業陸續開發出各(ge)種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到2003年底,中國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產(chan)能力為135千噸,其中高溫膠100千噸。
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變成彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)。它主(zhu)(zhu)要以(yi)高分子量(liang)的(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為生(sheng)膠,混入補強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠的(de)補強(qiang)(qiang)主(zhu)(zhu)要是(shi)(shi)各種類(lei)型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)數十倍。有(you)時為了降低(di)成本或改善膠料性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各種特殊的(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入相應的(de)各種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種有(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖(tu)所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交聯反應;二(er)次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行補(bu)充交聯、驅除硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和(he)其他(ta)揮發性化(hua)(hua)合物以穩(wen)定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各項性能(neng)。常(chang)用的(de)設備(bei)有(you)開(kai)放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空密(mi)煉(lian)機。
主要性(xing)能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)(deng)十分穩定,在(zai)(zai)不加任何添加劑的(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)良的(de)(de)耐候性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng),耐電暈性(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試劑性(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)(deng)氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人(ren)體組織(zhi)不粘連(lian),具有(you)抗凝血(xue)作用(yong),對肌體組織(zhi)的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為醫(yi)用(yong)材料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計(ji),2012年(nian)(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量約達(da)2.0萬t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)(de)新(xin)研究,增(zeng)加有機硅(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量,可(ke)以大(da)幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠需求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)(nian)度黨政(zheng)(zheng)機關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)(qiu)意見稿)》為自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴大(da)在政(zheng)(zheng)府采購的(de)(de)(de)市場份(fen)額(e),為改(gai)變目前(qian)國內(nei)政(zheng)(zheng)府采購以合資品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)(pin)(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)障(zhang)(zhang)。促進自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障(zhang)(zhang)。預測未來3年(nian)(nian)(nian),我國室溫硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油(you)價格的(de)大幅(fu)上漲,同時我(wo)國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技術(shu)方面(mian)取得突破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技術(shu)在2005年前被幾家跨國公司壟斷,但(dan)目前我(wo)國已發(fa)展(zhan)成(cheng)為全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大國,這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起(qi)開(kai)(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)(kai)始大規模替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大拓展(zhan)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場(chang)空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費。