
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常連(lian)有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)團的橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)的引(yin)入可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的耐高(gao)、低(di)溫性(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的引(yin)入則(ze)可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的耐溫及耐油(you)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫性(xing)能(neng)良(liang)好,一般(ban)在-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的耐熱性(xing)能(neng)也很(hen)突出(chu),在180℃下(xia)可長期工作,稍(shao)高(gao)于200℃也能(neng)承受數(shu)周或(huo)更(geng)長時間(jian)仍有(you)彈性(xing),瞬時可耐300℃以上的高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過(guo)率在合(he)成聚(ju)合(he)物中是較高(gao)的。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的突出(chu)特性(xing),因此在醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要(yao)品種(zhong)
硅橡膠(jiao)分類的方(fang)法很多,通(tong)常按固化
前的形態分(fen)(fen)為(wei)固(gu)體(ti)(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液(ye)體(ti)(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按硫(liu)化溫(wen)度(du)分(fen)(fen)為(wei)室(shi)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按所用(yong)單(dan)體(ti)(ti)的不同,可分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等;按性(xing)能和用(yong)途的不同又可分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國(guo)(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑(ji)合(he)成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采用高(gao)比表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成開(kai)始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)有(you)美國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研究(jiu)始于1957年,多家(jia)研究(jiu)所(suo)和企業陸續開(kai)發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅(gui)橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅橡膠是(shi)指聚硅氧烷變成彈(dan)性體(ti)的(de)(de)過程(cheng)是(shi)經(jing)過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化成型(xing)的(de)(de)。它主要以高(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧烷為生膠,混入(ru)(ru)補(bu)強填料、硫(liu)化劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化成彈(dan)性體(ti)。硅橡膠的(de)(de)補(bu)強主要是(shi)各(ge)(ge)種類型(xing)的(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化膠的(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有(you)時為了降低成本或改善膠料性能及賦(fu)予硫(liu)化膠各(ge)(ge)種特殊的(de)(de)性能,也(ye)加(jia)入(ru)(ru)相(xiang)應的(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)化劑是(shi)各(ge)(ge)種有(you)機過氧化物或加(jia)成反應催化劑。
加(jia)工成型方法(fa)如圖(tu)所(suo)示。一次硫化的目的是(shi)(shi)進行(xing)高分(fen)子鏈的交聯反應(ying);二次硫化的目的是(shi)(shi)進行(xing)補充交聯、驅除(chu)硫化劑(ji)分(fen)解產物(wu)和其(qi)他揮(hui)發(fa)性(xing)化合物(wu)以穩定(ding)硫化膠的各項性(xing)能。常(chang)用(yong)的設(she)備(bei)有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)(ran)橡膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半(ban),但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫環境下(xia),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊(shu)配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加(jia)任(ren)何(he)添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)常(chang)溫下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡膠(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)(de)低溫下(xia),其物(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用橡膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘連,具有(you)抗(kang)凝血作(zuo)用,對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少(shao)。特別適合(he)作(zuo)為(wei)醫用材料(liao)。
硅橡(xiang)膠的(de)用量(liang)
據(ju)中國(guo)汽(qi)車工業協(xie)會統計,2012年,汽(qi)車產(chan)銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)車工業硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天(tian)下的(de)新研(yan)究(jiu),增加(jia)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)材料(liao)在汽(qi)車零部件方面(mian)的(de)用(yong)量(liang),可以大幅度(du)提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)車的(de)安(an)全性(xing)能,因此,汽(qi)車產(chan)量(liang)和單車用(yong)量(liang)水平的(de)提(ti)(ti)高(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)車工業對硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)需(xu)求的(de)增加(jia)。國(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)車發展,關(guan)鍵汽(qi)車零部件實現自主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年度(du)黨政機(ji)關(guan)公務用(yong)車選用(yong)車型目(mu)錄(lu)(征求意見(jian)稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政府采購的(de)市場份額(e),為(wei)(wei)改變(bian)目(mu)前國(guo)內政府采購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局面(mian)提(ti)(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)車業的(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)車膠(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)(ti)供(gong)有力保(bao)障。預測未來3年,我(wo)國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)車行業將(jiang)以年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術方面取得突(tu)破,有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術在2005年前被幾家跨國公司壟斷,但目前我國已發(fa)展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)第(di)1大(da)國,這(zhe)(zhe)2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗(zong)石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模替(ti)代石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)(zhe)將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶(dai)動(dong)硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費。