
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)(he)氧(yang)(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常連(lian)有(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和(he)(he)少量乙(yi)烯(xi)基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引入可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入則(ze)可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良(liang)好(hao),一般在-55℃下(xia)仍能工(gong)作(zuo)(zuo)。引入苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很突(tu)出,在180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo)(zuo),稍高(gao)于(yu)200℃也能承受(shou)數周或更長(chang)時間仍有(you)(you)彈(dan)性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)(yang)氣透(tou)過率(lv)在合成(cheng)聚合物中是較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)(you)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突(tu)出特(te)性(xing)(xing)(xing),因此在醫用領域(yu)應(ying)用廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通(tong)常按固化
前的形(xing)態(tai)分(fen)(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體(ti)的不同,可分(fen)(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能和(he)用(yong)途(tu)的不同又可分(fen)(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐(nai)(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是(shi)由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世(shi)。1948年(nian),采用高比表(biao)面(mian)積的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開始(shi)生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所和企業(ye)陸續(xu)開發(fa)出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力(li)為135千噸,其(qi)中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧烷變成彈(dan)性(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化成型(xing)的(de)。它(ta)主(zhu)要以高(gao)分子量(liang)的(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)(ru)補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)化劑(ji)(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)化成彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主(zhu)要是(shi)(shi)各種類(lei)型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增加數十倍。有時為了降低成本(ben)或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)化膠(jiao)(jiao)各種特殊的(de)性(xing)能,也加入(ru)(ru)相應的(de)各種添加劑(ji)(ji)。硫(liu)化劑(ji)(ji)是(shi)(shi)各種有機過(guo)氧化物或加成反應催(cui)化劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充交聯、驅除硫(liu)化劑分解產物和其(qi)他揮發性(xing)化合物以穩定硫(liu)化膠的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠機、捏合機及(ji)真(zhen)空密煉(lian)機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅是天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半(ban),但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持(chi)一定的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變(bian)化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對航空、宇航工業的(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)(deng)十分穩定,在(zai)不(bu)加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用,對肌體(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適(shi)合作(zuo)為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量(liang)
據(ju)中國汽(qi)(qi)車工(gong)(gong)業(ye)協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車產(chan)銷分(fen)(fen)別達(da)到(dao)1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分(fen)(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車工(gong)(gong)業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用量約達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究(jiu),增加有(you)機硅材(cai)料(liao)在汽(qi)(qi)車零部件方面的(de)(de)用量,可以(yi)大(da)幅(fu)度提高(gao)汽(qi)(qi)車的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車產(chan)量和單(dan)車用量水平的(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車工(gong)(gong)業(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增加。國家鼓勵自主(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車零部件實現自主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨(dang)政(zheng)機關(guan)公(gong)務用車選用車型目錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品牌(pai)擴(kuo)大(da)在政(zheng)府(fu)采(cai)購的(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目前國內政(zheng)府(fu)采(cai)購以(yi)合資品牌(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提供(gong)了保(bao)障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)(zhu)品牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)車業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)車膠(jiao)的(de)(de)應用提供(gong)有(you)力保(bao)障(zhang)。預測未來3年(nian),我國室溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車行業(ye)將以(yi)年(nian)均20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)非石油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)98%。但因為(wei)石油(you)價(jia)格(ge)(ge)的(de)大(da)幅上漲,同時我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技術方面取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已發(fa)展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這(zhe)2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格(ge)(ge)從2011年起開始低于石油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替(ti)代石油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)市場空間(jian),同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)消費(fei)。