
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上(shang)通常連有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作。引入苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過(guo)率在(zai)(zai)合成(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在(zai)(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠分類(lei)的(de)方法很多,通(tong)常(chang)按固(gu)化
前的(de)形態分(fen)(fen)為固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用單(dan)體(ti)(ti)的(de)不(bu)(bu)同,可(ke)分(fen)(fen)為甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用途的(de)不(bu)(bu)同又可(ke)分(fen)(fen)為通用型、超耐低溫(wen)(wen)(wen)型、超耐高(gao)溫(wen)(wen)(wen)型、高(gao)強力型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以(yi)三(san)氯(lv)化(hua)鐵(tie)為(wei)催化(hua)劑合成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采用高比表(biao)面積的氣相法白炭黑(hei)補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能躍升(sheng)到(dao)(dao)實用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術的基(ji)礎。從二(er)甲(jia)基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開始生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業(ye)化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多(duo)家研(yan)究所(suo)和企業(ye)陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為(wei)135千噸,其(qi)中高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅氧(yang)(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)過程是經過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它主要以高(gao)(gao)分(fen)子量的(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷為生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補(bu)(bu)強填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)補(bu)(bu)強主要是各(ge)種類型的(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度增加(jia)數十倍。有時為了(le)降低成(cheng)(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)料性(xing)(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊(shu)的(de)性(xing)(xing)能(neng),也(ye)加(jia)入(ru)相應的(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是各(ge)種有機過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯反應(ying);二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產(chan)物(wu)和(he)其他揮發性化(hua)合(he)物(wu)以穩定(ding)硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)(de)(de)特(te)(te)征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)僅是(shi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持(chi)一定的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)顯(xian)(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩(wen)(wen)定,在(zai)不(bu)加任(ren)何添(tian)加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有優良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣體的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒(du),無味(wei),無嗅,與人體組織不(bu)粘連(lian),具(ju)有抗凝(ning)血作用(yong),對(dui)肌(ji)體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)(te)別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的(de)用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和(he)(he)1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬t。根據觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可以大(da)幅(fu)度提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平(ping)的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關(guan)公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品牌(pai)擴大(da)在(zai)(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)(de)市場(chang)份(fen)額,為(wei)改變(bian)目(mu)(mu)前國(guo)內政(zheng)府采購以合資品牌(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保障(zhang)(zhang)。促進(jin)自(zi)主(zhu)品牌(pai)發(fa)(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提供有(you)力保障(zhang)(zhang)。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約(yue)占(zhan)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同時我國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方面取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在2005年前被幾家跨國公(gong)司壟斷(duan),但目前我國已發展成(cheng)(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大國,這2個(ge)方面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為大宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并(bing)開始大規(gui)模替(ti)代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這將極大拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。