
硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)和氧原(yuan)(yuan)子交替構(gou)成(cheng),硅(gui)原(yuan)(yuan)子上(shang)通(tong)常連(lian)有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)可提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)則可提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)良好,一般在-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)(neng)工作。引入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)也(ye)很突(tu)出,在180℃下可長(chang)期(qi)工作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)(neng)承受數周或更(geng)長(chang)時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率在合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(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)突(tu)出特(te)性(xing)(xing),因(yin)此(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種(zhong)
硅橡(xiang)膠(jiao)分(fen)類的方(fang)法(fa)很多,通(tong)常按固化
前的形態分(fen)(fen)(fen)為固體硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫度分(fen)(fen)(fen)為室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體的不同,可分(fen)(fen)(fen)為甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按性(xing)能和用(yong)途的不同又(you)可分(fen)(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)、超(chao)耐高(gao)(gao)溫型(xing)、高(gao)(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍(yue)升到實(shi)用階段(duan),奠(dian)定了現(xian)代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基礎(chu)。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)開(kai)始(shi)(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和(he)(he)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究始(shi)(shi)于1957年(nian),多(duo)家(jia)研(yan)究所(suo)和(he)(he)企業陸續開(kai)發(fa)出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主要以高(gao)分子(zi)量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強主要是各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或(huo)改(gai)善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種(zhong)有(you)機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方法(fa)如圖所示。一(yi)次(ci)硫化的目的是(shi)進(jin)行高分子鏈的交聯反應;二(er)次(ci)硫化的目的是(shi)進(jin)行補充交聯、驅除硫化劑分解(jie)產物(wu)和其他揮發性(xing)化合(he)物(wu)以穩(wen)定硫化膠的各項(xiang)性(xing)能。常用的設備有開放式煉(lian)(lian)膠機、捏(nie)合(he)機及真空密煉(lian)(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是高溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持(chi)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯(xian)(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其(qi)(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十(shi)分穩定(ding),在(zai)(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其(qi)(qi)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體(ti)組織不粘(zhan)連,具(ju)(ju)有抗凝血作(zuo)(zuo)用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適合作(zuo)(zuo)為(wei)醫用材料。
硅橡(xiang)膠的(de)用量(liang)
據中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)用量(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有(you)機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)(de)用量(liang),可(ke)以(yi)大幅度(du)提(ti)(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)(ti)高(gao)都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機(ji)關(guan)公務用車(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿(gao))》為自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為改變目前國(guo)(guo)內(nei)政府采(cai)購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)(ti)供(gong)了保障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用提(ti)(ti)(ti)供(gong)有(you)力(li)保障。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非石油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但因(yin)為石油(you)價格的(de)大幅(fu)上(shang)漲,同時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產技術(shu)方(fang)面取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產技術(shu)在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前(qian)我國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)為全(quan)球(qiu)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo)(guo),這(zhe)(zhe)2個方(fang)面原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開始低于(yu)石油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大宗石油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規模替(ti)代石油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)(zhe)將(jiang)極大拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)消費。