
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)(he)氧原子(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通常連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由(you)含(han)甲基(ji)和(he)(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)引入(ru)(ru)可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)引入(ru)(ru)則(ze)可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良(liang)好,一(yi)般(ban)在(zai)-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)工(gong)作。引入(ru)(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期(qi)工(gong)作,稍高于(yu)200℃也能(neng)承受數周(zhou)或更長(chang)時(shi)間(jian)仍(reng)(reng)有彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透(tou)(tou)過率在(zai)合成聚合物(wu)中是較高的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有生理惰性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分(fen)類的方法很多(duo),通常按固化
前(qian)的形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化溫(wen)度(du)分為(wei)室(shi)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用(yong)(yong)單體的不同,可分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(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(deng);按(an)(an)性能(neng)和用(yong)(yong)途的不同又可分為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)、超耐低(di)溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)以(yi)三氯化鐵為催化劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功(gong),使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍(yue)升到(dao)實(shi)用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業化研究(jiu)始于1957年(nian),多家研究(jiu)所和(he)企業陸(lu)續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是指聚硅氧烷(wan)變成彈(dan)性(xing)體(ti)的過程是經過高(gao)(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成型(xing)的。它主要以高(gao)(gao)分子量的聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成彈(dan)性(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)的補強主要是各(ge)種類(lei)型(xing)的白炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的強度增(zeng)加(jia)數(shu)十(shi)倍。有(you)(you)時為(wei)了降低成本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的性(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的各(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有(you)(you)機過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所(suo)示。一次硫化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)高分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)(jiao)聯反(fan)應;二(er)次硫化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)補充交(jiao)(jiao)聯、驅除硫化(hua)(hua)(hua)劑分(fen)解產物(wu)和其(qi)他揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)以穩(wen)定硫化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)各(ge)項性(xing)能。常用的(de)(de)設備有開放式(shi)煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變(bian)化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)殊(shu)配方可(ke)達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)(ji)紫外線等十分(fen)穩(wen)(wen)定,在不(bu)加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好(hao)。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體組織不(bu)粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)(te)別(bie)適(shi)合作(zuo)為醫(yi)用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協(xie)會(hui)統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分(fen)別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬(wan)(wan)(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)(wan)(wan)輛,同比分(fen)別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)(gui)橡膠的(de)用(yong)量約達(da)2.0萬(wan)(wan)(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增加有機(ji)硅(gui)(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)方面(mian)(mian)的(de)用(yong)量,可以(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)提(ti)高都(dou)將推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)(gui)橡膠需求(qiu)的(de)增加。國家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)市(shi)場份額(e),為改變目(mu)(mu)前(qian)國內政(zheng)府采購(gou)以(yi)合資品(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)局面(mian)(mian)提(ti)供了保障。促進(jin)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)提(ti)供有力保障。預測未來3年(nian),我國室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將以(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術方面取(qu)得(de)突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)前(qian)被(bei)幾家跨國(guo)公司壟(long)斷,但(dan)目前(qian)我(wo)國(guo)已發(fa)展成(cheng)為(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面原因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起(qi)開(kai)始低于石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規(gui)模替代石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有(you)(you)機(ji)硅(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間(jian),同(tong)時將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)樹(shu)脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)消(xiao)費。