
硅橡膠是指主鏈由(you)(you)硅(gui)和氧原(yuan)子交替構成,硅(gui)原(yuan)子上通常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)(you)含甲(jia)基(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)的(de)硅(gui)氧鏈節組(zu)成。苯基(ji)的(de)引入(ru)可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫性(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引入(ru)則可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫性(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)(neng)也(ye)很突(tu)出,在180℃下(xia)可長期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)承受數周或更長時(shi)間(jian)仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing),瞬時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透(tou)過率在合成聚(ju)合物中(zhong)是較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)突(tu)出特性(xing),因此在醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)分類的(de)方法很多,通常按固(gu)化(hua)(hua)前的(de)形態分為固(gu)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)分為室溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體(ti)的(de)不(bu)同,可分為甲(jia)基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)不(bu)同又可分為通用(yong)型、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力型、耐(nai)油(you)型、醫用(yong)型等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以(yi)三氯化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)產(chan)(chan)品問(wen)世。1948年,采用(yong)高(gao)比表面(mian)積的(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)性能(neng)躍升到(dao)實用(yong)階段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)。俄羅斯(si)、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)橡膠(jiao)的(de)工業(ye)化研究(jiu)始于1957年,多家研究(jiu)所和(he)企業(ye)陸續開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要以(yi)高(gao)(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao),混入(ru)補強填料、硫化(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強主(zhu)要是各種類(lei)型(xing)(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了(le)降低(di)成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能及賦予(yu)硫化(hua)膠(jiao)各種特殊的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)(jia)入(ru)相應的(de)(de)各種添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫化(hua)劑(ji)是各種有(you)機(ji)過氧(yang)(yang)化(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催(cui)化(hua)劑(ji)。
加(jia)工(gong)成型(xing)方(fang)法如圖所(suo)示。一(yi)次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)(de)(de)(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是進行(xing)補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑分解產物和(he)其他揮發性化(hua)(hua)(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)(de)各(ge)項性能。常用的(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)有開放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是高溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)半(ban),但在200℃以上的(de)(de)高溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃(li)化溫(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這(zhe)對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)(yang)(yang)及紫外線等十(shi)分穩定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具有(you)優良的(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高溫(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)下(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)(yang)(yang)化碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅(xiu),與人體組織不粘連(lian),具有(you)抗(kang)凝血作用,對肌體組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適(shi)合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的(de)用量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)(de)(de)新研究(jiu),增加(jia)有機硅材(cai)料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可(ke)以大(da)幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全(quan)性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增加(jia)。國家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求意見(jian)稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌擴大(da)在政府采購的(de)(de)(de)(de)市場份(fen)額,為改變目前國內(nei)政府采購以合資品(pin)(pin)(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)(pin)(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提供(gong)(gong)了(le)保障。促進(jin)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提供(gong)(gong)有力保障。預測未(wei)來3年,我(wo)國室溫硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)油(you)價格的(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲(zhang),同時我(wo)國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術方面取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術在(zai)2005年前被幾家(jia)跨(kua)國(guo)(guo)公司壟(long)斷,但目前我(wo)國(guo)(guo)已(yi)發展成(cheng)為全球(qiu)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始(shi)低于石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模替代石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)市場(chang)空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。