
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常連有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由含(han)甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫性(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫性(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下可長期(qi)工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周或(huo)更長時(shi)間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透(tou)(tou)過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)(you)生理惰性(xing)、不(bu)會導致凝血(xue)的(de)(de)突出特性(xing),因此在(zai)醫用領(ling)域應(ying)用廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分類的(de)方(fang)法很多,通(tong)常按(an)(an)固化(hua)(hua)前的(de)形態分為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)度分為室溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)所(suo)用(yong)單體的(de)不同(tong),可分為甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)(an)性能和(he)用(yong)途的(de)不同(tong)又可分為通(tong)用(yong)型、超(chao)耐低溫(wen)型、超(chao)耐高溫(wen)型、高強力型、耐油型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三(san)氯(lv)化(hua)鐵為(wei)(wei)催化(hua)劑(ji)合(he)成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采用高(gao)比(bi)表面積的氣相(xiang)法白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的性(xing)能(neng)躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產技術的基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)生產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的工業(ye)化(hua)研究(jiu)始(shi)于1957年(nian),多(duo)家(jia)研究(jiu)所和企(qi)業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產能(neng)力為(wei)(wei)135千噸,其中高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠是指聚硅(gui)氧烷(wan)變成彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型的(de)(de)。它主(zhu)要以高分子(zi)量的(de)(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為(wei)生(sheng)膠,混入補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成彈性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠的(de)(de)補強主(zhu)要是各種(zhong)類(lei)型的(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)數(shu)十倍。有(you)時(shi)為(wei)了降低(di)成本或改善膠料性(xing)(xing)能(neng)(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng),也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是各種(zhong)有(you)機過氧化(hua)物或加(jia)成反應(ying)催化(hua)劑。
加工(gong)成型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)交聯反(fan)應;二次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充(chong)交聯、驅除(chu)硫(liu)化(hua)劑分解產(chan)物(wu)和其(qi)他揮發性化(hua)合物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)各項性能(neng)。常用的(de)設備有開(kai)放式煉膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空(kong)密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)(biao)面硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)(biao)明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這(zhe)對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十(shi)分穩定,在不加任何添(tian)加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組織不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)作(zuo)為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別(bie)增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬t。根據觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)新(xin)研(yan)究,增加有機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)高汽車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因此,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將推(tui)動(dong)汽車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求(qiu)(qiu)的(de)(de)增加。國(guo)(guo)家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)(fa)展,關鍵汽車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現(xian)自(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機關公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市場份(fen)額(e),為(wei)改變目前國(guo)(guo)內(nei)政(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進(jin)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力保障。預測未來3年,我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)方(fang)面取得突破,有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)在2005年前(qian)被(bei)幾(ji)家跨國公司壟斷,但(dan)目前(qian)我國已發展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全(quan)球有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大(da)(da)國,這2個(ge)方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模(mo)替(ti)代(dai)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)拓(tuo)展有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費。