
硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)(yuan)子交(jiao)替(ti)構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子上(shang)通(tong)常連有兩個有機基(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)引(yin)入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)引(yin)入(ru)則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工作。引(yin)入(ru)苯基(ji)后,可(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工作,稍(shao)高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受(shou)數周(zhou)或更長(chang)時間仍(reng)有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有生理惰性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導(dao)致凝(ning)血的(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分(fen)類的方法很多,通常(chang)按固化
前的形(xing)態分(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)度(du)分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所(suo)用單體的不同,可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用途的不同又可分(fen)為(wei)通用型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)以三(san)氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)為(wei)催(cui)化(hua)劑(ji)合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高(gao)比(bi)表面積的(de)(de)氣(qi)相(xiang)法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制(zhi)成功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基礎。從(cong)二(er)甲基二(er)氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)烷合成開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研究(jiu)始于(yu)1957年(nian),多家研究(jiu)所和企業(ye)陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠是(shi)指(zhi)聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)變成彈性體的(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主(zhu)要以高(gao)分(fen)子(zi)量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠,混(hun)入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈性體。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是(shi)各種(zhong)(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了(le)降低成本或(huo)改(gai)善膠料(liao)性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各種(zhong)(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性能(neng),也加(jia)入相應的(de)(de)各種(zhong)(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各種(zhong)(zhong)(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成反應催化(hua)(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方法如圖所(suo)示(shi)。一次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行(xing)高(gao)分(fen)子鏈的(de)(de)交聯反應;二次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行(xing)補(bu)充交聯、驅(qu)除硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產(chan)物和(he)其他揮(hui)發性化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有(you)開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空密(mi)煉(lian)機。
主(zhu)要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達(da)-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫(zi)外線等十分穩(wen)定,在(zai)不加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別(bie)適合作為醫(yi)用材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別(bie)達(da)(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同(tong)比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的用量約達(da)(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據觀(guan)研天下的新研究(jiu),增(zeng)加(jia)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)材(cai)料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的用量,可以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的安全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)(che)(che)用量水平的提(ti)高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對(dui)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需(xu)求的增(zeng)加(jia)。國家鼓勵自主(zhu)品牌(pai)的汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實(shi)現自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關公務用車(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自主(zhu)品牌(pai)擴大在(zai)(zai)政(zheng)府采購(gou)的市場份額(e),為改變目前國內政(zheng)府采購(gou)以合資品牌(pai)產品為主(zhu)的局面提(ti)供了(le)保障。促進自主(zhu)品牌(pai)發展,國產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的應用提(ti)供有(you)力保障。預(yu)測(ce)未(wei)來3年(nian),我國室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)(tong)時(shi)我(wo)國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術方面取(qu)得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公(gong)司壟斷,但目前我(wo)國(guo)(guo)已發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo)(guo),這2個(ge)方面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)規(gui)模(mo)替代石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)市場空間,同(tong)(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其(qi)他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)消費(fei)。