
硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)(shang)通常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含(han)甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)(xing)能良(liang)好,一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)(xia)仍(reng)能工作(zuo)(zuo)。引入(ru)(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)能也很突出,在(zai)180℃下(xia)(xia)可(ke)長(chang)期工作(zuo)(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能承受(shou)數(shu)周(zhou)或更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在(zai)合成聚合物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主(zhu)要品(pin)種(zhong)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠分類(lei)的(de)方法很多,通(tong)常按(an)固化(hua)前的(de)形態(tai)分為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠和液體(ti)(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)硫化(hua)溫度(du)分為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,高溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)所用(yong)(yong)單體(ti)(ti)的(de)不同,可分為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠等;按(an)性能(neng)和用(yong)(yong)途的(de)不同又可分為(wei)通(tong)用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高溫型(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵(tie)為(wei)催化(hua)劑合(he)成的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比表(biao)面積的(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制(zhi)成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍升到實用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合(he)成開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研(yan)(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研(yan)(yan)究所(suo)和企(qi)業(ye)陸續開發(fa)出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚(ju)硅氧(yang)烷變(bian)成(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化成(cheng)型的(de)(de)。它主要以(yi)高分子量的(de)(de)聚(ju)甲基乙(yi)烯基硅氧(yang)烷為生膠(jiao),混入(ru)補強填料、硫(liu)(liu)(liu)化劑(ji)等,在加熱加壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)化成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強主要是各種(zhong)類(lei)型的(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)(de)強度增加數十倍。有(you)時為了降(jiang)低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)料性能(neng)及(ji)賦予硫(liu)(liu)(liu)化膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)性能(neng),也加入(ru)相應的(de)(de)各種(zhong)添(tian)加劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化劑(ji)是各種(zhong)有(you)機過(guo)氧(yang)化物或加成(cheng)反(fan)應催化劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示(shi)。一次(ci)硫(liu)(liu)(liu)化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)(liu)(liu)化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)(liu)(liu)化劑分解產物和其他揮發性化合物以(yi)穩定硫(liu)(liu)(liu)化膠的(de)(de)各(ge)項性能。常用的(de)(de)設備有開放(fang)式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真(zhen)空密(mi)煉機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或(huo)某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯變(bian)化(hua)。(2)低(di)(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表明其低(di)(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫(zi)外線等十(shi)分穩(wen)定(ding),在不(bu)加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有(you)(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫下的(de)(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)(di)溫下,其物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于(yu)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與(yu)人體組(zu)織(zhi)(zhi)不(bu)粘連,具(ju)有(you)(you)(you)抗(kang)凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌(ji)體組(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適合(he)作(zuo)為醫(yi)用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)(bie)達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別(bie)(bie)增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增加有機硅(gui)(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全(quan)性能(neng),因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)增加。國家鼓勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(lu)(征(zheng)求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)(pai)擴大在(zai)政府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場份(fen)額,為(wei)(wei)改變(bian)目前國內政府采(cai)購(gou)以合資品牌(pai)(pai)產(chan)品為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障(zhang)。預測未來3年(nian),我國室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲(zhang),同(tong)時我(wo)國在硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技(ji)術方面(mian)取得突破,有(you)機(ji)(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技(ji)術在2005年前(qian)被幾家跨國公司壟(long)斷,但(dan)目前(qian)我(wo)國已發展成(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)有(you)機(ji)(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)第(di)1大(da)國,這2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年起(qi)開始低于石(shi)油(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有(you)機(ji)(ji)(ji)硅產業的(de)(de)(de)市場空(kong)間(jian),同(tong)時將(jiang)帶動硅油(you)、硅烷偶聯(lian)劑和硅樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)(ji)硅產品的(de)(de)(de)消費。