
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)(you)硅(gui)和(he)氧原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)原子(zi)上通(tong)常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)(you)含甲基(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)的(de)硅(gui)氧鏈節組(zu)成(cheng)。苯(ben)(ben)基(ji)的(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)引入(ru)則(ze)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油(you)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入(ru)苯(ben)(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍高(gao)于(yu)200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透(tou)氣性(xing)好,氧氣透(tou)過(guo)率在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)的(de)。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)突出特性(xing),因此在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類(lei)的(de)方法很多,通常按(an)固化
前(qian)的(de)形態分(fen)為(wei)(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)(ti)的(de)不(bu)同,可分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能(neng)和用(yong)途的(de)不(bu)同又可分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低(di)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑合成的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)品問世。1948年,采用高比表(biao)面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠研制成功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)性能躍(yue)升到實用階(jie)段,奠定了(le)現(xian)代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產(chan)技術(shu)的(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅(gui)烷合成開始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)國(guo)(guo)家有(you)美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)工業化研究始于1957年,多家研究所和企業陸續開發(fa)出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年底(di),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產(chan)能力為135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)(shi)(shi)指聚硅氧烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)過程是(shi)(shi)(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它(ta)主要(yao)以高(gao)分子量的(de)聚甲(jia)基乙烯(xi)基硅氧烷為生膠(jiao),混入補強填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)補強主要(yao)是(shi)(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類(lei)型的(de)白(bai)炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度(du)增加數十倍。有時(shi)為了(le)降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能及(ji)賦(fu)予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加入相應的(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如圖所(suo)示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行高分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行補充交(jiao)聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和(he)其他揮發性化(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)各項性能(neng)。常用的(de)設備有(you)開(kai)放式煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)(shi)高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表面硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)度(du)一般(ban)為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達(da)-100℃,表明其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線(xian)等(deng)十分穩定,在不加(jia)任(ren)何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)(dian)暈性(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)(dian)(dian)弧性(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)不粘(zhan)連,具(ju)有(you)抗凝血作用,對肌體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合(he)作為(wei)醫(yi)用材料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會(hui)統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分別達(da)到(dao)1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅橡膠的(de)(de)(de)用(yong)量約(yue)達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究(jiu),增加有機硅材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可(ke)以大(da)幅度提(ti)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)產量和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業對硅橡膠需求的(de)(de)(de)增加。國(guo)(guo)(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品牌(pai)擴(kuo)大(da)在(zai)政府(fu)采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為(wei)改變(bian)目(mu)前國(guo)(guo)(guo)內政府(fu)采(cai)購(gou)以合資品牌(pai)產品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進自主(zhu)(zhu)品牌(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保(bao)障(zhang)。預(yu)測未來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以年(nian)均(jun)20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)方(fang)面取得(de)突破,有機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)在(zai)2005年(nian)前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)公(gong)司(si)壟(long)斷,但目前(qian)我國(guo)已發(fa)展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為全球(qiu)有機硅(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國(guo),這2個(ge)方(fang)面原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)起開始低于石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅(jin)約(yue)為大(da)(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)(da)規(gui)模替(ti)代石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)(da)拓展有機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。