
硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)和氧原(yuan)(yuan)子交替構成,硅(gui)原(yuan)(yuan)子上(shang)通常(chang)連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)(yin)入可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫性(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)(yin)入則(ze)可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油(you)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)(tu)出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期工作(zuo),稍(shao)高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數周(zhou)或更長時間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)好,氧氣(qi)(qi)透過率在(zai)(zai)合成聚合物(wu)中(zhong)是較(jiao)高(gao)的(de)。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)突(tu)(tu)出特性(xing),因此在(zai)(zai)醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的(de)方法很(hen)多,通常按固化(hua)前的(de)形(xing)態分(fen)(fen)為固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為室(shi)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)單體的(de)不(bu)同,可(ke)分(fen)(fen)為甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)不(bu)同又可(ke)分(fen)(fen)為通用(yong)型、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型、超(chao)耐高(gao)溫(wen)(wen)型、高(gao)強力(li)型、耐油(you)型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠早期(qi)是(shi)由(you)美國(guo)以(yi)三氯(lv)化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比表(biao)面積的氣相法白炭(tan)黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠研制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的性能(neng)躍升到實(shi)用(yong)階段,奠(dian)定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠生(sheng)產(chan)技術的基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的國(guo)家有美國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的工業(ye)化(hua)研究(jiu)始(shi)于1957年(nian),多家研究(jiu)所和企業(ye)陸續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠。到2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠生(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千(qian)(qian)噸,其中高溫膠100千(qian)(qian)噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠是指(zhi)聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈性體(ti)的(de)(de)(de)過(guo)程是經(jing)過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)。它(ta)主(zhu)要以高(gao)分子量的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠,混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各種類(lei)型的(de)(de)(de)白(bai)炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)增加(jia)(jia)(jia)數(shu)十(shi)倍。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本(ben)或(huo)(huo)改善(shan)膠料性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各種特殊的(de)(de)(de)性能,也加(jia)(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)各種添(tian)加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各種有(you)機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或(huo)(huo)加(jia)(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工(gong)成(cheng)型(xing)方法如圖所示。一次硫化的目的是進(jin)行(xing)高分子鏈的交(jiao)聯反應;二次硫化的目的是進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯、驅除硫化劑(ji)分解產物(wu)和其他揮發性化合物(wu)以穩定硫化膠的各項性能。常用的設(she)備有開放(fang)式煉膠機、捏合機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其(qi)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)(ji)紫外線(xian)等(deng)(deng)十分穩定,在(zai)不(bu)加任何添(tian)加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具有優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油(you)及(ji)(ji)化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體組織不(bu)粘連,具有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合(he)作(zuo)為醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽車(che)(che)(che)(che)工業協(xie)會統計,2012年,汽車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比(bi)分(fen)別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)(jia)有機(ji)硅材料在汽車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大幅度(du)提(ti)(ti)高(gao)汽車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽車(che)(che)(che)(che)工業對硅橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度(du)黨政機(ji)關公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品牌(pai)擴大在政府采購(gou)的(de)(de)市場(chang)份額(e),為(wei)(wei)(wei)改(gai)變目(mu)前國(guo)內政府采購(gou)以合資品牌(pai)產(chan)品為(wei)(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)供(gong)了(le)保障。促(cu)進(jin)自(zi)主(zhu)品牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)(wei)汽車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供(gong)有力(li)保障。預(yu)測(ce)未來3年,我(wo)國(guo)室溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)在汽車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)油(you)(you)價(jia)(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術方(fang)面取(qu)得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術在2005年前(qian)被幾家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前(qian)我國(guo)已發展成為全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo),這2個(ge)方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年起開(kai)始低(di)于石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為廉價(jia)(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始大(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。