
硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)(you)硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的橡膠(jiao)。普通(tong)(tong)的硅(gui)(gui)橡膠(jiao)主(zhu)要(yao)由(you)(you)含甲基(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)的硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成。苯基(ji)的引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的引(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入(ru)苯基(ji)后(hou),可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透過(guo)率(lv)在(zai)合成聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)的。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有(you)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的突(tu)出特(te)性(xing)(xing),因(yin)此(ci)在(zai)醫用(yong)(yong)領域應用(yong)(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡膠分類的方法(fa)很多,通常按固化(hua)
前的形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用單體(ti)的不同,可(ke)分(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用途(tu)的不同又可(ke)分(fen)為(wei)通(tong)用型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年,采用(yong)(yong)高(gao)比表面積的(de)氣相(xiang)法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實(shi)用(yong)(yong)階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、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)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研究始于1957年,多家研究所和企業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千(qian)(qian)噸(dun),其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)(qian)噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧烷變(bian)成(cheng)彈性(xing)體的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型(xing)的(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子(zi)量的(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧烷為生膠(jiao),混(hun)入補強填料(liao)、硫(liu)化劑(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)化成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化膠(jiao)的(de)強度增加(jia)(jia)(jia)數(shu)十倍。有時(shi)為了降低(di)成(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能(neng)及賦(fu)予(yu)硫(liu)化膠(jiao)各(ge)種特(te)殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)(jia)入相應的(de)各(ge)種添(tian)加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是(shi)各(ge)種有機過氧化物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反(fan)應催化劑(ji)。
加工成型方(fang)法如圖所(suo)示。一次硫(liu)(liu)化的目(mu)的是進行(xing)高分子鏈的交(jiao)聯(lian)反應(ying);二次硫(liu)(liu)化的目(mu)的是進行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化劑分解產物(wu)和其(qi)他揮發性化合物(wu)以(yi)穩定硫(liu)(liu)化膠(jiao)的各項性能(neng)。常(chang)用的設備有(you)開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏(nie)合機及真空密(mi)煉(lian)機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)(dui)航(hang)空(kong)(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十(shi)分(fen)穩定,在不加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況下,就具有(you)(you)(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及(ji)化(hua)(hua)(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)(kong)氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組(zu)(zu)織不粘連(lian),具有(you)(you)(you)抗凝血作用,對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別適合作為醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別(bie)增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新研究,增加有機硅材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大(da)幅度(du)(du)提(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因(yin)此(ci),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)增加。國家鼓勵(li)自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實(shi)現(xian)自(zi)主化(hua),《2012年(nian)度(du)(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府采(cai)(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場份額(e),為(wei)改(gai)變目前(qian)國內政(zheng)府采(cai)(cai)購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)發展(zhan),國產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障。預測未(wei)來3年(nian),我(wo)國室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均(jun)20%增長(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)非石油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同(tong)時我(wo)國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)(yuan)料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方面取得突破(po),有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾家跨(kua)國(guo)(guo)公司(si)壟斷,但目前我(wo)國(guo)(guo)已(yi)發(fa)展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球(qiu)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個方面原(yuan)(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起(qi)開(kai)始低(di)于石油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為(wei)(wei)大(da)(da)宗石油(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替代石油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)(da)拓展(zhan)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。