
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常(chang)連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由含(han)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和少量(liang)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油(you)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作。引(yin)(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時間(jian)仍有(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率(lv)在(zai)(zai)合成(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)生(sheng)理惰性(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特(te)性(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠(jiao)分類的方(fang)法很多(duo),通(tong)常按固化
前(qian)的(de)形(xing)態分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫度(du)分為室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所(suo)用單體(ti)的(de)不同(tong),可分為甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用途的(de)不同(tong)又可分為通用型(xing)(xing)、超(chao)耐低(di)溫型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油(you)型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由(you)美國(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年,采用(yong)高(gao)比(bi)表面積(ji)的(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)有(you)美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化研究(jiu)始于(yu)1957年,多家(jia)研究(jiu)所和(he)企(qi)業陸續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)(gui)氧烷變成彈性(xing)(xing)體的(de)(de)(de)過程(cheng)是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化成型(xing)的(de)(de)(de)。它(ta)主要以(yi)高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補(bu)(bu)強(qiang)填料(liao)(liao)、硫(liu)化劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化成彈性(xing)(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)(bu)強(qiang)主要是(shi)各種類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數(shu)十(shi)倍。有時為了(le)降低成本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料(liao)(liao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)及(ji)賦(fu)予硫(liu)化膠(jiao)(jiao)各種特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng),也加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)各種添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是(shi)各種有機過氧化物或(huo)加(jia)(jia)成反應催(cui)化劑(ji)。
加工成(cheng)型方法(fa)如圖所(suo)示。一次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)交(jiao)(jiao)聯(lian)反應;二(er)次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行補充交(jiao)(jiao)聯(lian)、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物和其(qi)他(ta)揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項(xiang)性(xing)能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫度(du)一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達(da)-100℃,表(biao)明(ming)其低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫(zi)外線等十分(fen)穩定,在不加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具有優良(liang)的(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好(hao)。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫下(xia),其物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組織不粘(zhan)連,具有抗凝血作用(yong)(yong),對肌(ji)體(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產銷分(fen)別達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)量約達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下(xia)的(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機硅材(cai)料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件方面的(de)用(yong)量,可以大幅度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)用(yong)量水平的(de)提高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)需求的(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(lu)(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大在政(zheng)府采購的(de)市場份額(e),為(wei)改(gai)變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采購以合資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局面提供了保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)繁榮(rong)將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)應(ying)用(yong)提供有力保障。預測未來(lai)3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約占非石油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石油(you)(you)價格的(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時我國(guo)在硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生產技術方面(mian)(mian)取得突(tu)破,有(you)(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生產技術在2005年前被幾(ji)家跨國(guo)公(gong)司壟斷,但(dan)目前我國(guo)已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)第1大(da)(da)國(guo),這(zhe)(zhe)2個方面(mian)(mian)原因使(shi)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始低于(yu)石油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗石油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規模替代石油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這(zhe)(zhe)將極(ji)大(da)(da)拓展(zhan)有(you)(you)機硅(gui)產業的(de)(de)市場空間,同時將帶動(dong)硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)(you)機硅(gui)產品的(de)(de)消費。