
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上通常(chang)連(lian)有(you)兩個有(you)機(ji)基團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含(han)甲(jia)基和少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組(zu)成(cheng)(cheng)。苯基的(de)(de)引(yin)入可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高、低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng),三氟丙基及氰基的(de)(de)引(yin)入則可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)(wen)及耐油性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入苯基后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性能(neng)(neng)也(ye)很(hen)突(tu)出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍(shao)高于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數周或更長時間仍有(you)彈性,瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性好,氧(yang)氣(qi)透過率在(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物(wu)中是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性、不(bu)會導致(zhi)凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)特(te)性,因此在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠分(fen)類的方(fang)法很多(duo),通常按(an)固化
前的形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化溫度(du)分為(wei)室(shi)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用單體的不(bu)同(tong),可(ke)分為(wei)甲(jia)(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和用途的不(bu)同(tong)又可(ke)分為(wei)通(tong)用型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫型(xing)(xing)、超耐(nai)高(gao)(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)(gao)強力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫(yi)用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)劑合成的。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面積的氣相法(fa)白炭黑補強的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能躍(yue)升到實(shi)用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技(ji)術的基(ji)礎(chu)。從二(er)甲(jia)基(ji)二(er)氯硅(gui)烷合成開始(shi)生產(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所和企業(ye)陸續開發出(chu)各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力(li)為(wei)135千噸,其中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化(hua)硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅橡膠是(shi)指聚硅氧(yang)(yang)烷變成彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主要(yao)以高(gao)分子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙(yi)烯(xi)基硅氧(yang)(yang)烷為(wei)生膠,混入(ru)補(bu)強(qiang)填料、硫化(hua)劑等(deng),在加(jia)熱(re)加(jia)壓下(xia)硫化(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)體。硅橡膠的(de)(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是(shi)各種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑(hei),可使硫化(hua)膠的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十(shi)倍。有時為(wei)了(le)降低成本或改善膠料性(xing)(xing)能及賦予(yu)硫化(hua)膠各種(zhong)特(te)殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也(ye)加(jia)入(ru)相(xiang)應(ying)的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫化(hua)劑是(shi)各種(zhong)有機過氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)或加(jia)成反應(ying)催化(hua)劑。
加(jia)工成型方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫(liu)化的目的是進行(xing)高分(fen)(fen)子(zi)鏈的交聯(lian)反(fan)應;二次(ci)硫(liu)化的目的是進行(xing)補充交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化劑分(fen)(fen)解(jie)產(chan)物和(he)其他揮(hui)發(fa)性化合物以穩定硫(liu)化膠(jiao)的各項性能。常用的設備有開放式煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真(zhen)空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征(zheng)是高溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)(you)異。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等(deng)十分(fen)穩定,在(zai)(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具有(you)優(you)(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)(you)(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)(you)于通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具有(you)抗凝血作用(yong)(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適(shi)合(he)作為(wei)醫用(yong)(yong)(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(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4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠的(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀(guan)研天下(xia)的(de)新研究,增(zeng)加有機(ji)硅材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)零部件方面的(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)(da)幅度(du)提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)安(an)全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)量(liang)和(he)(he)單車(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)提(ti)(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠需(xu)求的(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)車(che)發展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)零部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)車(che)型目(mu)錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌擴大(da)(da)在(zai)(zai)政府(fu)(fu)采(cai)購的(de)市場份(fen)額(e),為(wei)改變(bian)目(mu)前(qian)國(guo)(guo)內(nei)政府(fu)(fu)采(cai)購以(yi)合(he)資品(pin)(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)業的(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠的(de)應(ying)用(yong)(yong)提(ti)(ti)供有力保障。預測(ce)未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)行業將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量(liang)的98%。但(dan)因為(wei)石(shi)(shi)油價格(ge)的大(da)(da)幅上漲(zhang),同(tong)時我(wo)國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的生(sheng)產技術(shu)方面取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的生(sheng)產技術(shu)在2005年前被幾家(jia)跨國公司壟斷(duan),但(dan)目(mu)前我(wo)國已發展(zhan)成為(wei)全(quan)球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國,這(zhe)2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的價格(ge)從(cong)2011年起開始(shi)低(di)于石(shi)(shi)油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的80%~90%,成為(wei)廉(lian)價的合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油基(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的市(shi)場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的消費(fei)。