
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和(he)氧原(yuan)子(zi)交(jiao)替(ti)構成,硅(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通常連有(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)機(ji)基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由含甲基和(he)少量乙烯基的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性能(neng),三氟(fu)丙基及氰基的(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫(wen)性能(neng)良(liang)好,一(yi)般(ban)在-55℃下(xia)仍能(neng)工作(zuo)。引入(ru)(ru)苯基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性能(neng)也很突出,在180℃下(xia)可(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數(shu)周或更長時間仍有(you)(you)彈(dan)性,瞬(shun)時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性好,氧氣(qi)透過率在合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)(you)生理惰性、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性,因此(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的(de)(de)方(fang)法很多,通常(chang)按固化(hua)前的(de)(de)形(xing)態分(fen)(fen)為固體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫(wen)(wen)度(du)分(fen)(fen)為室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的(de)(de)不同(tong),可分(fen)(fen)為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)(de)不同(tong)又可分(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)(mei)國(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑合(he)成(cheng)(cheng)的。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用(yong)高比表面積(ji)的氣相法白(bai)炭黑補(bu)強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產技術的基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)(cheng)開始生(sheng)(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家有(you)美(mei)(mei)國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業化研(yan)究始于1957年,多家研(yan)究所和企業陸續開發(fa)出各(ge)種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產能(neng)力(li)為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫(wen)硫化硅橡膠是指(zhi)聚(ju)硅氧(yang)烷變成彈(dan)性體(ti)的(de)過程(cheng)是經過高溫(wen)(110-170℃)硫化成型的(de)。它主要(yao)(yao)以高分子量(liang)的(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)烷為(wei)生膠,混入(ru)補(bu)強(qiang)填料、硫化劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫化成彈(dan)性體(ti)。硅橡膠的(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)(yao)是各(ge)種(zhong)類(lei)型的(de)白炭(tan)黑,可(ke)使硫化膠的(de)強(qiang)度(du)增(zeng)加(jia)(jia)數十倍(bei)。有時為(wei)了降(jiang)低成本或改善膠料性能(neng)(neng)及賦予硫化膠各(ge)種(zhong)特殊的(de)性能(neng)(neng),也加(jia)(jia)入(ru)相應(ying)的(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫化劑是各(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化物或加(jia)(jia)成反應(ying)催化劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行高分(fen)子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應(ying);二次硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行補充交(jiao)聯、驅除硫化劑(ji)分(fen)解產(chan)物和其他揮發性化合物以穩定硫化膠(jiao)的(de)(de)各(ge)項性能(neng)。常用(yong)的(de)(de)設備有開放(fang)式(shi)煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主(zhu)要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯(xian)(xian)變化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其(qi)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這(zhe)對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩(wen)定,在不加任(ren)何(he)添加劑(ji)的(de)(de)情(qing)況下,就具有優良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與(yu)人體(ti)組織不粘連(lian),具有抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)非(fei)常少(shao)。特(te)別(bie)適合作(zuo)為醫(yi)用材料。
硅橡膠的用(yong)量(liang)
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)工業協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同(tong)比(bi)分別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)用(yong)(yong)量(liang),可(ke)以大幅度提高汽(qi)車(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和單(dan)車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)提高都將推動汽(qi)車(che)(che)工業對硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自主(zhu)(zhu)(zhu)化(hua)(hua),《2012年(nian)度黨政機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(lu)(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大在(zai)(zai)政府(fu)(fu)采購的(de)市場份(fen)額,為改變目前國(guo)內政府(fu)(fu)采購以合(he)資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)局面提供了保障。促進自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)業的(de)繁榮將為汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提供有力保障。預測(ce)未(wei)來3年(nian),我(wo)國(guo)室(shi)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)行(xing)業將以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵(jian)原(yuan)料有(you)機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技術方面(mian)取得突破(po),有(you)機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技術在2005年(nian)前(qian)(qian)被幾(ji)家(jia)跨國公司(si)壟斷,但目前(qian)(qian)我國已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)有(you)機硅(gui)單體(ti)第1大(da)國,這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始低于石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有(you)機硅(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他有(you)機硅(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費。