
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和氧原子交替構成(cheng),硅(gui)原子上(shang)通(tong)常(chang)連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)引入可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)(ji)的(de)引入則(ze)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐溫(wen)及(ji)(ji)耐油性(xing)能。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)能良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能工作。引入苯基(ji)(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐熱性(xing)能也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能承受數周(zhou)或更長時間(jian)仍(reng)有彈性(xing),瞬(shun)時可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)好,氧氣透過(guo)率(lv)在(zai)合成(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有生(sheng)理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)突出特(te)性(xing),因(yin)此在(zai)醫(yi)用領(ling)域應用廣泛。
主(zhu)要品(pin)種
硅橡膠分(fen)類(lei)的方法很多,通常按固(gu)化
前的(de)形態分為(wei)(wei)(wei)固體(ti)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按硫化(hua)溫(wen)度(du)分為(wei)(wei)(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按所(suo)用(yong)單體(ti)的(de)不同(tong),可分為(wei)(wei)(wei)甲基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲基苯基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟(fu)硅,腈硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等(deng);按性能和用(yong)途的(de)不同(tong)又可分為(wei)(wei)(wei)通用(yong)型、超耐(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力型、耐(nai)油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為催化劑合成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采(cai)用高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能躍升(sheng)到實用階(jie)段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術的基礎。從二(er)(er)甲基二(er)(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業化研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能力為135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化(hua)硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)(ju)硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)(de)。它主要(yao)以(yi)高分(fen)子量的(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)補強主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)(cheng)本或(huo)改(gai)善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)有(you)機過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方(fang)法如圖所(suo)示。一次(ci)硫化的(de)目(mu)(mu)的(de)是(shi)進(jin)(jin)行高分子鏈的(de)交聯反應(ying);二(er)次(ci)硫化的(de)目(mu)(mu)的(de)是(shi)進(jin)(jin)行補(bu)充交聯、驅除硫化劑分解產物和其(qi)他揮發性(xing)化合物以穩定(ding)硫化膠的(de)各(ge)項性(xing)能(neng)。常(chang)用的(de)設備有開放式煉(lian)(lian)膠機、捏(nie)合機及真空密煉(lian)(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)(de)特征是(shi)(shi)高溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是(shi)(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在(zai)(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)(ming)顯(xian)(xian)變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可(ke)達-100℃,表明(ming)(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外(wai)線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在(zai)(zai)不加任何添加劑的(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體(ti)組織(zhi)不粘連,具有抗凝(ning)血作(zuo)用,對(dui)肌(ji)體(ti)組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適(shi)合作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協(xie)會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加有(you)機硅材(cai)料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)用量(liang),可以(yi)大(da)幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅橡膠需求的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)實現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政機關公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌擴大(da)在政府采(cai)購的(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)改(gai)變目(mu)前國內政府采(cai)購以(yi)合(he)資品(pin)(pin)(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)(pin)(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)面(mian)提(ti)供了保障。促進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)(de)應用提(ti)供有(you)力(li)保障。預測未來(lai)3年(nian)(nian),我(wo)國室(shi)溫硫化硅橡膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我國(guo)在(zai)(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)機硅(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術方(fang)面(mian)(mian)取(qu)得突(tu)破,有(you)機硅(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術在(zai)(zai)2005年前(qian)(qian)被幾(ji)家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但目前(qian)(qian)我國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)單體第1大(da)(da)(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)(mian)原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年起開始(shi)(shi)低于石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)(da)(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)(shi)大(da)(da)(da)(da)規模替代石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)(da)(da)拓展有(you)機硅(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷(wan)偶聯劑和(he)硅(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)消費。