
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)和氧原(yuan)子交(jiao)替構成,硅(gui)原(yuan)子上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機(ji)基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引入(ru)(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)能,三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)(ru)則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)能良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下仍能工作(zuo)。引入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱(re)性(xing)能也很(hen)突出(chu)(chu),在(zai)(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能承受數周(zhou)或更(geng)長時間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率(lv)在(zai)(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)(you)生理(li)惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出(chu)(chu)特性(xing),因此在(zai)(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要(yao)品(pin)種
硅橡膠分類的方(fang)法很(hen)多,通(tong)常按固(gu)化
前(qian)的形態分(fen)為(wei)(wei)(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度(du)分(fen)為(wei)(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的不(bu)同,可(ke)分(fen)為(wei)(wei)(wei)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和(he)用(yong)途的不(bu)同又可(ke)分(fen)為(wei)(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高(gao)比表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)性能(neng)躍(yue)升到實用(yong)階段,奠定了現(xian)代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)工業化研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年,多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸,其中高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高(gao)溫(wen)硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)彈性體(ti)的(de)過程是經(jing)過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子(zi)量的(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao),混(hun)入補強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)(liu)化劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)化成(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)(qiang)主(zhu)要(yao)是各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)數十倍。有(you)時為了降(jiang)低成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)性能,也加(jia)入相應的(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化劑(ji)是各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機過氧化物或加(jia)成(cheng)反應催化劑(ji)。
加(jia)工成型(xing)方法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯反應;二次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑分解(jie)產物(wu)和其他(ta)揮發(fa)性化(hua)合(he)(he)物(wu)以穩(wen)定硫化(hua)膠(jiao)的(de)各項(xiang)性能。常(chang)用的(de)設備有(you)開(kai)放式煉膠(jiao)機、捏合(he)(he)機及真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)(du)僅是天然橡膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些(xie)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半,但(dan)在200℃以上(shang)的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度(du)(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)(dui)航(hang)空(kong)(kong)、宇航(hang)工業(ye)的(de)意(yi)義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫(zi)外線等十分穩定,在不加任何添加劑的(de)情況下,就具(ju)有(you)優良的(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及(ji)化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)(kong)氣、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣體的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組(zu)織不粘連,具(ju)有(you)抗凝(ning)血作(zuo)用(yong),對(dui)(dui)肌(ji)體組(zu)織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特(te)別(bie)適合(he)作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡膠的(de)用(yong)量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業協(xie)會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分別(bie)增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天(tian)下的新研(yan)究,增加(jia)有機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的增加(jia)。國(guo)家鼓勵自主品(pin)牌的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為自主品(pin)牌擴大在政(zheng)府(fu)采購的市場份額(e),為改變目(mu)前國(guo)內(nei)政(zheng)府(fu)采購以(yi)合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為主的局面提供(gong)了(le)保(bao)障(zhang)。促進自主品(pin)牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業的繁(fan)榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的應用(yong)(yong)提供(gong)有力保(bao)障(zhang)。預測未來3年(nian)(nian),我(wo)國(guo)室(shi)溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重(zhong)要的非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)(fei)量的98%。但因為石(shi)油(you)價(jia)格的大幅上漲(zhang),同時我(wo)(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的關鍵原(yuan)(yuan)料有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的生產技術(shu)方面取得(de)突破,有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的生產技術(shu)在(zai)2005年(nian)前被(bei)幾(ji)家跨國公司(si)壟斷,但目(mu)前我(wo)(wo)國已發展(zhan)成(cheng)為全球有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體第(di)1大國,這2個方面原(yuan)(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的價(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始低(di)于石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大規模替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大拓展(zhan)有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產業的市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產品的消費(fei)(fei)。