
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)原子上通(tong)常連(lian)有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠主要由含甲基和(he)少量(liang)乙烯基的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙(bing)基及(ji)氰基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)很(hen)突出,在180℃下可長期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承(cheng)受數周或(huo)更長時間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透過(guo)率在合成聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠還具(ju)有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing),因此在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類的方法很多,通常按固(gu)化(hua)前(qian)的形態分(fen)為固(gu)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)為室溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所(suo)用(yong)單體的不(bu)同,可分(fen)為甲基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基苯(ben)基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和用(yong)途(tu)的不(bu)同又可分(fen)為通用(yong)型、超(chao)耐低溫(wen)(wen)(wen)型、超(chao)耐高溫(wen)(wen)(wen)型、高強力型、耐油型、醫用(yong)型等等。
發(fa)展史
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是(shi)由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為(wei)催化(hua)(hua)劑合成的(de)。1945年,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比表(biao)面積的(de)氣相法白炭黑補(bu)強(qiang)的(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功(gong),使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)(neng)躍(yue)升到實(shi)用(yong)階段,奠定了(le)現代硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合成開(kai)始生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)(hua)研究始于(yu)1957年,多家研究所(suo)和企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能(neng)(neng)力(li)為(wei)135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)彈性體的(de)過程是(shi)經(jing)過高(gao)(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主(zhu)(zhu)要以高(gao)(gao)分子量的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)(zhu)要是(shi)各種(zhong)類型的(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了降低成(cheng)本或(huo)改善(shan)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性能,也加(jia)入相(xiang)應(ying)的(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各種(zhong)有機(ji)過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工成型方(fang)法如圖所示。一(yi)次(ci)硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行高(gao)分子鏈的(de)(de)交聯反應(ying);二次(ci)硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行補充交聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分解產物(wu)和其他揮發性化(hua)合物(wu)以(yi)穩定硫化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常(chang)用(yong)的(de)(de)設備有(you)開放式煉膠機、捏合機及(ji)真空密煉機。
主要性能(neng)
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半(ban),但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航空、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫(zi)外線等十分(fen)穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,就(jiu)具(ju)有優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人(ren)體(ti)組織(zhi)不粘連(lian),具(ju)有抗凝血作(zuo)用,對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少(shao)。特(te)別適合作(zuo)為醫用材料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用(yong)量(liang)
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統(tong)計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)(da)2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅(fu)度提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府采購(gou)以(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面提供(gong)(gong)了(le)保障。促(cu)進自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提供(gong)(gong)有(you)力保障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非(fei)石油基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石油基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為石油價格的(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時(shi)(shi)我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)生產(chan)技術方面取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被幾家跨(kua)國(guo)公(gong)司壟斷,但目(mu)前我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為全球有機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體第(di)1大(da)國(guo),這2個(ge)方面原因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從(cong)2011年起(qi)開(kai)始低于石油基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石油基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代(dai)石油基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)時(shi)(shi)將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)樹脂等(deng)其他有機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。