
硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上(shang)通常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要由含(han)甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組(zu)成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性能(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能(neng)良好(hao)(hao),一般在-55℃下仍能(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性能(neng)也很突出,在180℃下可長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長時間(jian)仍有(you)彈性,瞬時可耐(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性好(hao)(hao),氧氣(qi)透(tou)過(guo)率在合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物(wu)中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特(te)性,因此(ci)在醫用領(ling)域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法(fa)很多,通常按固化
前的(de)形(xing)態(tai)分(fen)(fen)為(wei)(wei)固體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和(he)液體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按所用(yong)單體的(de)不(bu)同,可分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等;按性能和(he)用(yong)途的(de)不(bu)同又可分(fen)(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型、超耐低溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力(li)型、耐油型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)以三(san)氯化鐵為催化劑合(he)成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)高比表面積的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用(yong)階段,奠(dian)定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷合(he)成開(kai)始生產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工(gong)業化研(yan)究始于1957年(nian),多(duo)家研(yan)究所和企業陸續(xu)開(kai)發(fa)出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)能力為135千噸(dun),其(qi)中高溫(wen)膠(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指(zhi)聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它(ta)主(zhu)要(yao)以高(gao)分子量的(de)聚甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)補強(qiang)(qiang)主(zhu)要(yao)是各種類型(xing)的(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有時為了降低(di)成(cheng)本或(huo)(huo)改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種特(te)殊的(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)各種添(tian)加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各種有機過氧(yang)化(hua)物或(huo)(huo)加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加工(gong)成(cheng)型方法如圖所(suo)示。一次硫化的(de)目的(de)是進行高分子鏈的(de)交聯反應;二次硫化的(de)目的(de)是進行補(bu)充交聯、驅(qu)除硫化劑分解產物(wu)和(he)其他揮發性化合物(wu)以穩定硫化膠的(de)各(ge)項性能。常(chang)用的(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)(ji)、捏(nie)合機(ji)(ji)及真(zhen)空密煉(lian)機(ji)(ji)。
主要性(xing)能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia)(xia),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)(biao)面(mian)硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)(biao)明(ming)其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這(zhe)對(dui)航(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等(deng)(deng)十分穩定(ding)(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia)(xia),就具(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好(hao)。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其(qi)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于(yu)通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧、二(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)等(deng)(deng)氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少(shao)。特別適(shi)合作為(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅(gui)橡膠的(de)用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷(xiao)分(fen)(fen)別達到1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同比(bi)分(fen)(fen)別增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)有(you)機(ji)硅(gui)材(cai)料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)方面(mian)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)和(he)(he)單(dan)車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)需(xu)求(qiu)(qiu)的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機(ji)關公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(lu)(征求(qiu)(qiu)意見稿(gao))》為(wei)自(zi)主品牌擴大在政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)以合資品牌產品為(wei)主的(de)(de)局面(mian)提(ti)供了(le)保障。促進自(zi)主品牌發展(zhan),國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有(you)力(li)保障。預(yu)測(ce)未(wei)來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)(de)(de)非石油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非石油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石油價格(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上(shang)漲,同時我國(guo)在硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)料有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)(de)(de)生產技術方面取(qu)得(de)突破,有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但目前我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球(qiu)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單體第1大(da)(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方面原(yuan)因使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起(qi)開始低于石油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅約(yue)(yue)為(wei)(wei)大(da)(da)(da)宗石油基橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)(da)規模替代石油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大(da)(da)(da)拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其(qi)他有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)消費。