
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩(liang)個(ge)有(you)機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)橡膠。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠主要由含甲基(ji)(ji)和(he)少(shao)量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠耐(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好(hao)(hao),一般在-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在180℃下可(ke)長期工作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數(shu)周或(huo)更長時(shi)間(jian)仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好(hao)(hao),氧(yang)(yang)氣(qi)透(tou)過率在合成(cheng)聚合物(wu)中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡膠還具有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血(xue)的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在醫用領域應用廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的方(fang)法(fa)很多(duo),通常按固化
前的形態分(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)所用單體的不(bu)同,可分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)等;按(an)性能和(he)用途的不(bu)同又(you)可分(fen)為(wei)(wei)通用型、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型、超(chao)耐(nai)高溫(wen)型、高強力型、耐(nai)油型、醫用型等等。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由(you)美國以三(san)氯化(hua)(hua)鐵為催(cui)化(hua)(hua)劑合成的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用(yong)高比表面積的(de)氣相(xiang)法白炭黑(hei)補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)實用(yong)階段,奠定(ding)了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)基礎(chu)。從(cong)二甲基二氯硅(gui)烷合成開(kai)始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國家有美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和(he)中國等。中國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)(hua)研究(jiu)始于(yu)1957年(nian)(nian),多家研究(jiu)所和(he)企業陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)的過程(cheng)是(shi)(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的。它(ta)主要(yao)以高分子量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補(bu)(bu)強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的補(bu)(bu)強(qiang)(qiang)主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)種類型的白炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的強(qiang)(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了(le)降低(di)成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的性(xing)能(neng),也加(jia)入(ru)相應的各(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各(ge)種有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行高(gao)分子(zi)鏈(lian)的(de)交聯反應(ying);二次(ci)硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行補(bu)充(chong)交聯、驅除硫化(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的(de)各項性能。常用(yong)的(de)設備有(you)開放式煉膠機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是(shi)高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環(huan)境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(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(mian)硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變(bian)化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度(du)(du)一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達(da)-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫(zi)外線等(deng)(deng)十分穩定,在(zai)(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,就具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下,其物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通(tong)(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人體(ti)組織不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作為醫用材料。
硅(gui)橡膠的用量
據中(zhong)國汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機(ji)硅材料(liao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度(du)提(ti)高(gao)(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度(du)黨政機(ji)關公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)牌擴大在政府(fu)采購的(de)(de)市場份額(e),為改(gai)變目前國內(nei)政府(fu)采購以合資品(pin)牌產品(pin)為主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了(le)保障(zhang)。促(cu)進自(zi)主(zhu)品(pin)牌發(fa)展(zhan),國產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)供有(you)力保障(zhang)。預測(ce)未來3年,我國室溫硫化硅橡(xiang)膠在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以年均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我國在(zai)(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術方(fang)(fang)面(mian)取得突(tu)破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術在(zai)(zai)2005年(nian)前被(bei)幾(ji)家跨國公司壟(long)斷,但目前我國已發展成(cheng)為(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大(da)國,這(zhe)2個方(fang)(fang)面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起(qi)開(kai)(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)(kai)始大(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費。