
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)原子上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈節組(zu)成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低溫性能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫性能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性能(neng)(neng)也很突出(chu),在180℃下(xia)可(ke)長期工作(zuo),稍高于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時(shi)間仍(reng)有(you)彈性,瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性好,氧氣透過(guo)率在合成聚(ju)合物中是(shi)較高的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性、不會導致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)突出(chu)特(te)性,因(yin)此在醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠分類的(de)(de)方法很(hen)多,通(tong)(tong)常按固(gu)化前的(de)(de)形態分為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按硫化溫度分為(wei)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按所用(yong)(yong)單體的(de)(de)不同,可分為(wei)甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按性能(neng)和用(yong)(yong)途(tu)的(de)(de)不同又可分為(wei)通(tong)(tong)用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)低溫型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合成的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用(yong)高比表面積的(de)(de)氣相(xiang)法(fa)白(bai)炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到實用(yong)階(jie)段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化研(yan)(yan)究(jiu)始于(yu)1957年(nian)(nian),多家研(yan)(yan)究(jiu)所和企(qi)業(ye)陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)(yang)烷(wan)變(bian)成彈性體(ti)(ti)的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)。它主要以高分子量的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)(yang)烷(wan)為生膠(jiao),混入補強填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在加熱加壓下(xia)硫(liu)化(hua)成彈性體(ti)(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)補強主要是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度增加數(shu)十倍。有時為了降低(di)成本或改善膠(jiao)料性能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)(de)(de)性能,也加入相應的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添(tian)加劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有機過氧(yang)(yang)化(hua)物或加成反應催化(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型(xing)方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)(liu)化的目(mu)的是進行(xing)高分子鏈(lian)的交(jiao)聯(lian)反應(ying);二(er)次硫(liu)(liu)化的目(mu)的是進行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化劑分解(jie)產物和(he)其他揮發性化合(he)物以(yi)穩定硫(liu)(liu)化膠(jiao)的各項性能。常用的設備有開放式煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表面(mian)硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的玻璃(li)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對航(hang)(hang)空、宇航(hang)(hang)工業的意義(yi)重大(da)。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及(ji)紫外(wai)線等十分(fen)穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)的情況下(xia)(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有(you)(you)(you)優良的耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)(you)優異(yi)的絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)(you)中等的耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮(dan)、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)等氣體的透(tou)氣性(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組(zu)織不(bu)粘連(lian),具(ju)有(you)(you)(you)抗凝(ning)血作(zuo)用,對肌體組(zu)織的反應(ying)性(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別適(shi)合作(zuo)為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業協會統(tong)計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同(tong)比(bi)分(fen)別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)新研究,增加(jia)(jia)有(you)機硅材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)量,可(ke)以(yi)(yi)大幅度提高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)提高都將(jiang)(jiang)推動(dong)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求(qiu)(qiu)的(de)增加(jia)(jia)。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)品牌的(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年度黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品牌擴大在(zai)政府(fu)采購的(de)市場(chang)份(fen)額,為(wei)(wei)改變目前(qian)國(guo)(guo)內政府(fu)采購以(yi)(yi)合資品牌產(chan)品為(wei)(wei)主(zhu)的(de)局面提供了保障(zhang)。促進(jin)自(zi)主(zhu)品牌發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)提供有(you)力保障(zhang)。預(yu)測未(wei)來3年,我國(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以(yi)(yi)年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要(yao)的(de)非石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)(fei)量的(de)98%。但因為石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)價格的(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原(yuan)(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技術方(fang)面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技術在2005年前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)(guo)已發展成為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo)(guo),這2個方(fang)面原(yuan)(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價格從2011年起開始低(di)于石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為大(da)宗石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成為廉價的(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)市場空間,同時將帶(dai)動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)消(xiao)費(fei)(fei)。