
硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和氧原子(zi)交(jiao)替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一(yi)般在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突出(chu),在180℃下(xia)可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數(shu)周(zhou)或更長時(shi)間(jian)仍有(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過率在合(he)(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)(he)物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing)(xing),因(yin)此在醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的(de)(de)(de)方法(fa)很多(duo),通常按固化前的(de)(de)(de)形態分(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)(liu)化溫度(du)分(fen)(fen)為(wei)室溫硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所(suo)用(yong)單體(ti)的(de)(de)(de)不同(tong),可(ke)分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和(he)用(yong)途的(de)(de)(de)不同(tong)又(you)可(ke)分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)(nai)低溫型(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美國以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問(wen)世(shi)。1948年(nian)(nian),采(cai)用(yong)(yong)高(gao)比表面(mian)積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的性能躍升(sheng)到(dao)實用(yong)(yong)階段,奠定了(le)現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產技(ji)術的基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開始(shi)生產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的國家有(you)美國。俄(e)羅斯、德國、日(ri)本(ben)、韓國和(he)中(zhong)國等(deng)。中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的工業化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究所和(he)企業陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產能力為135千噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫化(hua)硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是指聚硅(gui)氧烷變(bian)成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)(de)過程是經(jing)過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要以高(gao)分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生膠,混入補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠的(de)(de)補強(qiang)主要是各(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了(le)降低成(cheng)(cheng)(cheng)本或改善(shan)膠料性(xing)(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)(zhong)特殊(shu)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)入相(xiang)應的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是各(ge)種(zhong)(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示。一次(ci)硫化的目(mu)的是進(jin)行高分子鏈的交聯(lian)反應;二次(ci)硫化的目(mu)的是進(jin)行補充交聯(lian)、驅除(chu)硫化劑分解產物和(he)其他揮發(fa)性化合物以穩定(ding)硫化膠的各項性能。常(chang)用的設備有開(kai)放(fang)式煉膠機、捏合機及真空密(mi)煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是(shi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變(bian)化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及紫外線等(deng)十(shi)分穩定,在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體(ti)(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用,對肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作(zuo)為(wei)醫用材料。
硅橡膠的(de)用量(liang)
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比(bi)分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部(bu)件(jian)(jian)方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可(ke)以(yi)大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部(bu)件(jian)(jian)實現自主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度(du)黨政機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿(gao))》為(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)擴大在政府采(cai)購(gou)的(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)改變目前國內政府采(cai)購(gou)以(yi)合資品牌(pai)(pai)產品為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)發展,國產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁(fan)榮(rong)將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力(li)保障。預測未來3年(nian)(nian),我(wo)國室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)非石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但因為石(shi)(shi)油價格的(de)大幅上(shang)漲,同時我國(guo)在硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術在2005年前被幾家(jia)跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已發展成為全球有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)第1大國(guo),這(zhe)2個方面原因使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開始低于石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大宗石(shi)(shi)油基(ji)(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為廉(lian)價的(de)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始大規模替代石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)市場空(kong)間,同時將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品(pin)的(de)消(xiao)費。