
硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和氧原(yuan)子交(jiao)替構成,硅(gui)原(yuan)子上(shang)通常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節組(zu)成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入則可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一(yi)般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工作。引(yin)(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下可長期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數周或(huo)更(geng)長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透過率在(zai)合成聚合物中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域(yu)應用廣(guang)泛。
主要品(pin)種(zhong)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類的方(fang)法很多,通常(chang)按固(gu)化前(qian)的形態分(fen)為(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室(shi)溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按所(suo)用(yong)單體(ti)的不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和(he)(he)用(yong)途的不同又(you)可分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油(you)型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)品(pin)問(wen)世。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比表(biao)面積的(de)(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到實用階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)技術(shu)的(de)(de)基礎。從(cong)二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究始于1957年(nian)(nian),多(duo)家(jia)研(yan)究所和企業陸續(xu)開(kai)發出(chu)各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千噸,其中高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷(wan)變成彈性體的過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成型(xing)的。它主要以高(gao)分子(zi)量的聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混入補強填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)的補強主要是各(ge)種類型(xing)的白炭黑(hei),可使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的強度增(zeng)加(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成本(ben)或(huo)改善膠(jiao)料性能及賦予(yu)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的性能,也(ye)加(jia)(jia)入相(xiang)應的各(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是各(ge)種有機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成反(fan)應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次(ci)硫化的(de)目的(de)是(shi)進行高分(fen)(fen)子鏈(lian)的(de)交聯反應;二次(ci)硫化的(de)目的(de)是(shi)進行補充交聯、驅除硫化劑分(fen)(fen)解產物(wu)和其(qi)他揮發性化合(he)物(wu)以(yi)穩(wen)定硫化膠的(de)各項性能(neng)。常用的(de)設備有開(kai)放式煉(lian)膠機、捏(nie)合(he)機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配(pei)方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這(zhe)對(dui)航(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩定,在不加任何添(tian)加劑的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia)(xia),就具(ju)有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物理(li)(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia)(xia),其物理(li)(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣體的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用,對(dui)肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適合(he)作為醫(yi)用材料。
硅橡膠的用量(liang)
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分別增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用量(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)(zeng)加有機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方(fang)面的(de)(de)(de)用量(liang),可(ke)以(yi)大(da)幅度(du)提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,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)用量(liang)水平的(de)(de)(de)提高都將推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠需(xu)求的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加。國家(jia)鼓勵(li)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨(dang)政機(ji)關公務用車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大(da)在政府采購的(de)(de)(de)市場份額,為改變目前國內政府采購以(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保障。促(cu)進(jin)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用提供有力保障。預測未來(lai)3年(nian),我國室溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)非石(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)油價格的(de)大(da)(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原(yuan)(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)生(sheng)產技(ji)術(shu)方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)生(sheng)產技(ji)術(shu)在(zai)2005年(nian)(nian)前被幾家(jia)跨國(guo)(guo)公司壟斷(duan),但(dan)目前我國(guo)(guo)已發展成(cheng)為全(quan)球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大(da)(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面原(yuan)(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年(nian)(nian)起開(kai)始(shi)低于(yu)石(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)宗石(shi)油基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)(da)規模替代(dai)石(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)市場(chang)空間,同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)消費(fei)。