
硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)和氧原(yuan)(yuan)子(zi)交(jiao)替構成,硅(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)的(de)引(yin)入可(ke)(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)高、低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)入則(ze)可(ke)(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)也很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工作,稍高于200℃也能(neng)承受數周或更長(chang)時間(jian)仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)好(hao),氧氣(qi)(qi)透過(guo)率在(zai)合(he)成聚合(he)物(wu)中是(shi)較(jiao)高的(de)。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生(sheng)理惰(duo)性(xing)、不會導致凝血的(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因此在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很多,通常按(an)固化(hua)
前的形態分(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化溫度分(fen)(fen)為(wei)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)的不(bu)同,可分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能(neng)和用(yong)途的不(bu)同又(you)可分(fen)(fen)為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)、超(chao)耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由(you)美國以三(san)氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面(mian)積(ji)的(de)氣(qi)相法白(bai)炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)(dao)實(shi)用(yong)階段(duan),奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國家(jia)(jia)有美國。俄羅斯、德國、日本、韓(han)國和(he)中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)(yan)究(jiu)始(shi)于1957年(nian),多家(jia)(jia)研(yan)(yan)究(jiu)所和(he)企業陸續開發出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)底,中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)是(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高分(fen)子量的(de)(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)補強主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十(shi)倍。有(you)時為了降低成(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予(yu)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有(you)機過氧化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示。一(yi)次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化劑分(fen)解產(chan)物和(he)其他揮發(fa)性化合物以穩定硫(liu)(liu)化膠的(de)各項性能。常(chang)用的(de)設備有開放(fang)式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)度(du)(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達(da)-100℃,表明其(qi)(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這(zhe)對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)十(shi)分穩(wen)(wen)定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)(qi)物理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組織不粘連,具有(you)抗凝血(xue)作(zuo)用(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料。
硅(gui)橡(xiang)膠的用量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別(bie)(bie)達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅橡膠的用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬t。根據觀研天下的新研究,增(zeng)加(jia)(jia)有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang),可以(yi)(yi)大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)(liang)和單(dan)車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對硅橡膠需求的增(zeng)加(jia)(jia)。國家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實(shi)現自主(zhu)(zhu)化(hua)(hua),《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)(mu)錄(lu)(征求意(yi)見(jian)稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在政府(fu)采購的市場份額,為(wei)(wei)改(gai)變(bian)目(mu)(mu)前國內政府(fu)采購以(yi)(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的局面提(ti)供(gong)了保障(zhang)(zhang)。促(cu)進自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展,國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保障(zhang)(zhang)。預測(ce)未來3年(nian),我國室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅橡膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重要的(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消(xiao)(xiao)費(fei)量的(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油(you)價格的(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)關(guan)鍵(jian)原料(liao)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)生產(chan)技(ji)(ji)術(shu)方面(mian)取得突(tu)破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)生產(chan)技(ji)(ji)術(shu)在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公(gong)司壟斷,但(dan)目前(qian)我國已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國,這2個方面(mian)原因使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)價格從2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅(jin)約為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為廉價的(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開始大(da)(da)規模替(ti)代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這將極大(da)(da)拓(tuo)展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市(shi)場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)消(xiao)(xiao)費(fei)。