
硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上(shang)通常連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能工(gong)作。引(yin)入苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)能也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能承受數周或更長時間仍有彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)(yang)氣透(tou)過率在(zai)合成聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡膠分類的(de)方(fang)法很多,通常按固化
前的形態分(fen)為固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)(gao)(gao)溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用單體(ti)的不同(tong),可(ke)(ke)分(fen)為甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和(he)用途的不同(tong)又可(ke)(ke)分(fen)為通用型、超耐低溫(wen)型、超耐高(gao)(gao)(gao)溫(wen)型、高(gao)(gao)(gao)強力型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠早(zao)期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成的。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠產(chan)(chan)品問世。1948年,采用高比表面積的氣相法白(bai)炭黑補強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠研制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的性(xing)能躍升(sheng)到(dao)實用階段,奠定了現(xian)代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)的基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯硅(gui)烷合(he)成開(kai)始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的工業(ye)化(hua)研究始于1957年,多(duo)家研究所(suo)和企業(ye)陸(lu)續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸(dun),其(qi)中高溫(wen)膠100千噸(dun)。
高(gao)溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅氧烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型的(de)(de)(de)(de)。它主要以(yi)高分子量的(de)(de)(de)(de)聚甲基乙(yi)烯基硅氧烷為生膠(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)化劑(ji)(ji)(ji)等,在(zai)加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下硫(liu)化成(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)補強主要是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)(de)(de)白(bai)炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時為了降低(di)成(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化膠(jiao)各(ge)種特(te)殊的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)(de)各(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)(ji)。硫(liu)化劑(ji)(ji)(ji)是(shi)各(ge)種有機過氧化物或加(jia)(jia)成(cheng)反應催化劑(ji)(ji)(ji)。
加(jia)工成型方法如圖(tu)所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交聯(lian)反應;二(er)次(ci)硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化劑分(fen)解產物和其他揮發(fa)性化合(he)物以穩定(ding)硫(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)各(ge)項性能。常用的(de)設備有開(kai)放式煉膠(jiao)機、捏(nie)合(he)機及真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)是(shi)(shi)高溫(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是(shi)(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及紫(zi)外線(xian)等十分穩定(ding)(ding),在不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳(tan)等氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別適合(he)作(zuo)為醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷(xiao)分別(bie)達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬t。根據觀(guan)研天下的(de)(de)(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加(jia)有機(ji)硅(gui)材(cai)料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件方(fang)面的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量,可以(yi)(yi)(yi)大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性(xing)能(neng),因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)(zhu)(zhu)化(hua),《2012年度黨政機(ji)關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在政府采購的(de)(de)(de)(de)市場(chang)份額(e),為(wei)(wei)改變目(mu)前(qian)國(guo)內政府采購以(yi)(yi)(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保障(zhang)。預測未來(lai)3年,我國(guo)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)(yi)年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因為石油價格(ge)的(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同時(shi)(shi)我(wo)國(guo)(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術方面取得突破(po),有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術在2005年前(qian)被幾家(jia)跨(kua)國(guo)(guo)(guo)公司壟斷(duan),但(dan)目前(qian)我(wo)國(guo)(guo)(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國(guo)(guo)(guo),這2個方面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年起開始(shi)低于石油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)宗石油基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始(shi)大(da)(da)規模替(ti)代石油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)(da)拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其(qi)他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)消費。