
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)原子上通(tong)常連(lian)有(you)兩(liang)個有(you)機基團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由含甲基和少(shao)量(liang)乙烯(xi)基的(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基的(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟(fu)丙基及(ji)氰基的(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)(neng)工作。引入(ru)苯(ben)基后,可(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長時間(jian)仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過(guo)率在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領(ling)域(yu)應用廣泛(fan)。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡膠(jiao)分類的方法很多,通常按固化
前(qian)的(de)形態分(fen)為固(gu)體(ti)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和(he)液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)分(fen)為室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單體(ti)的(de)不同,可分(fen)為甲(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等;按(an)性能和(he)用途的(de)不同又可分(fen)為通用型、超耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型、超耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型、高(gao)強力型、耐(nai)(nai)油型、醫用型等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)以三(san)氯化鐵為催(cui)化劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍升到(dao)(dao)實用階段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技術(shu)的(de)基(ji)礎。從二(er)甲(jia)基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開(kai)始生產硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業(ye)化研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和(he)企業(ye)陸(lu)續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能(neng)力為135千(qian)噸,其(qi)中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是指聚(ju)硅(gui)氧烷(wan)變成彈性(xing)體(ti)的過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的。它主要以高分子量(liang)的聚(ju)甲基乙(yi)烯基硅(gui)氧烷(wan)為(wei)生膠,混入補(bu)強填(tian)料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱加壓(ya)下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠的補(bu)強主要是各(ge)種類型的白(bai)炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的強度(du)增加數十倍(bei)。有時為(wei)了(le)降低成本或(huo)改善膠料性(xing)能及賦予(yu)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種特(te)殊的性(xing)能,也(ye)加入相(xiang)應的各(ge)種添(tian)加劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有機過氧化(hua)(hua)物或(huo)加成反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工(gong)成型方法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)高(gao)分子鏈(lian)的(de)(de)交聯反應;二次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)補充(chong)交聯、驅除硫化(hua)劑分解產物和其他(ta)揮發性化(hua)合物以穩定(ding)硫化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式(shi)煉(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性(xing)能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)(te)(te)征是高溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環(huan)境下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度(du)(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度(du)(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩(wen)定,在(zai)(zai)不(bu)(bu)加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,就具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下,其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組織(zhi)不(bu)(bu)粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)(te)(te)別適合作為醫用(yong)(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用(yong)量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)產銷分(fen)別達(da)(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)(da)2.0萬t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)新研究(jiu),增加(jia)(jia)有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)產量(liang)和單車(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)。國家鼓(gu)勵自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發展(zhan),關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)零(ling)部件實現自主(zhu)化(hua),《2012年度黨(dang)政(zheng)機關(guan)(guan)公務用(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)車(che)型(xing)目錄(lu)(征(zheng)求意(yi)見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大(da)在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)(de)市場份額(e),為(wei)(wei)改(gai)變目前國內政(zheng)府采購以(yi)合資(zi)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)(pin)(pin)(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提供了(le)保障。促進自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)發展(zhan),國產汽(qi)(qi)車(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保障。預測未來3年,我(wo)國室溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)行業(ye)(ye)(ye)將以(yi)年均20%增長。
此外(wai),硅橡(xiang)膠是重(zhong)要的(de)(de)(de)非石油基合成(cheng)橡(xiang)膠,約占非石油基合成(cheng)橡(xiang)膠消費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因為石油價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)(guo)在硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料(liao)有(you)(you)機硅單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)方面取(qu)得突破,有(you)(you)機硅單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)在2005年前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟(long)斷,但目前我國(guo)(guo)已發展成(cheng)為全(quan)球(qiu)有(you)(you)機硅單(dan)體第(di)1大(da)國(guo)(guo),這2個方面原(yuan)因使硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始(shi)低于石油基合成(cheng)橡(xiang)膠,僅(jin)約為大(da)宗石油基橡(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠,并開始(shi)大(da)規模替代石油基合成(cheng)橡(xiang)膠。這將(jiang)極大(da)拓(tuo)展有(you)(you)機硅產業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶動硅油、硅烷偶(ou)聯(lian)劑和硅樹脂(zhi)等其他有(you)(you)機硅產品的(de)(de)(de)消費。