
硅橡膠是指主(zhu)(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)(yuan)子交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子上(shang)通常(chang)連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)(zhu)要由含甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引入苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高于(yu)200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數周或更長(chang)時(shi)間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透過(guo)率在合成(cheng)(cheng)聚合物中(zhong)是較高的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血(xue)的(de)(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing)(xing),因此在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠(jiao)分類的(de)方法很多,通常按固化
前(qian)的形(xing)態分(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化溫度(du)分(fen)為(wei)(wei)室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用單體的不(bu)同,可(ke)分(fen)為(wei)(wei)甲(jia)基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性(xing)能和用途的不(bu)同又可(ke)分(fen)為(wei)(wei)通用型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫型(xing)(xing)、超耐(nai)高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫(yi)用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由(you)美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合(he)成的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采用(yong)高比表面(mian)積的(de)(de)氣(qi)相法白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎(chu)。從二(er)(er)甲基(ji)二(er)(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成開始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)(hua)研(yan)究(jiu)始于(yu)1957年,多家研(yan)究(jiu)所和企業(ye)陸(lu)續開發出(chu)各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)(de)(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)(de)。它(ta)主要以(yi)高分子量的(de)(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補強填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)補強主要是(shi)(shi)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有時為了降低成(cheng)(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)料性(xing)(xing)能及(ji)賦予(yu)硫(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)(de)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)有機(ji)過氧(yang)化(hua)物(wu)或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應催化(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分(fen)子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充(chong)交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑分(fen)解產物(wu)和(he)其(qi)他(ta)揮發性化合物(wu)以(yi)穩定硫(liu)化膠的(de)各項(xiang)性能。常用的(de)設備(bei)有開放式煉膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半(ban),但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表(biao)面(mian)硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明(ming)(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)(yi)。這(zhe)對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等十分穩定,在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)(ju)有(you)(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優(you)異(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅(xiu),與人體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)(ju)有(you)(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作(zuo)為(wei)醫用材料。
硅橡(xiang)膠的用量
據(ju)中國(guo)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業協會統計(ji),2012年,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到(dao)1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同(tong)比(bi)分(fen)別增長(chang)4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)用量約達(da)2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)新研究,增加(jia)有機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)用量,可(ke)以(yi)大幅度提高(gao)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因(yin)此,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用量水平的(de)提高(gao)都將推(tui)動汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)增加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵(li)自(zi)(zi)主品牌的(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)(fa)展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實(shi)現(xian)自(zi)(zi)主化,《2012年度黨(dang)政機(ji)關(guan)公務用車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意(yi)見稿(gao))》為自(zi)(zi)主品牌擴大在(zai)政府采購的(de)市場(chang)份額,為改變目前(qian)國(guo)內政府采購以(yi)合資品牌產(chan)品為主的(de)局面(mian)提供(gong)了保(bao)障。促(cu)進(jin)自(zi)(zi)主品牌發(fa)(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)繁榮(rong)將為汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用提供(gong)有力保(bao)障。預測未來3年,我國(guo)室溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業將以(yi)年均(jun)20%增長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我國在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)料有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術方面取(qu)得突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已發展(zhan)成為全球(qiu)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)第(di)1大(da)國,這2個方面原(yuan)因使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起開始低于(yu)石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)(yue)為大(da)宗(zong)石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)樹脂等其他(ta)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。