
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常連(lian)有兩個(ge)有機基(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠主要由含(han)甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)引入(ru)可(ke)(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引入(ru)則(ze)可(ke)(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠耐低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承(cheng)受(shou)數(shu)周或更長時(shi)間(jian)仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐300℃以上(shang)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透(tou)過率在(zai)合成(cheng)(cheng)聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠還(huan)具(ju)有生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類的方法(fa)很多,通常按(an)固(gu)化
前的形態分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠;按硫(liu)(liu)化溫(wen)(wen)度(du)分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠,高溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠;按所用(yong)單體(ti)的不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)甲(jia)(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠,甲(jia)(jia)基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠等;按性能和用(yong)途的不(bu)同(tong)又可分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用高比表面(mian)積的(de)(de)氣(qi)相(xiang)法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實(shi)用階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)烷合成開始生產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國家有美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中國等(deng)。中國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所(suo)和企(qi)業(ye)陸續(xu)開發出(chu)各(ge)種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈性體的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程是(shi)經(jing)過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主要以高(gao)分(fen)子量的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)主要是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白(bai)炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能,也加(jia)入相應的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加(jia)工成型方(fang)法如圖(tu)所(suo)示。一次硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行高分子鏈(lian)的(de)交聯反應(ying);二次硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行補(bu)充交聯、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他(ta)揮發性化(hua)(hua)合物(wu)以穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)各項性能。常(chang)用的(de)設備有開放式煉膠機、捏(nie)合機及真空密(mi)煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環(huan)境下(xia)(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬(ying)度,且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)(yang)及(ji)紫(zi)外線等(deng)(deng)十(shi)分穩(wen)定(ding),在不加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia),其(qi)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用,對肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)(chang)少。特別適合作為醫用材料。
硅(gui)橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協(xie)會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分(fen)別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)(gui)橡膠的(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研天下的(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有機(ji)硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)用(yong)量,可(ke)以大(da)幅度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量和單車(che)(che)(che)用(yong)量水平(ping)的(de)提高都(dou)將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)(gui)橡膠需求的(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主品(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨政機(ji)關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目(mu)(mu)錄(征求意見(jian)稿)》為(wei)(wei)自(zi)主品(pin)牌擴(kuo)大(da)在(zai)政府(fu)采購的(de)市場份額(e),為(wei)(wei)改變目(mu)(mu)前國(guo)(guo)內政府(fu)采購以合資(zi)品(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)為(wei)(wei)主的(de)局面提供了保障。促進自(zi)主品(pin)牌發(fa)(fa)展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)提供有力保障。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將以年(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約占非(fei)石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消(xiao)(xiao)費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)(yin)為石(shi)油(you)價(jia)(jia)格的(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)關鍵原料(liao)有機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術方(fang)面(mian)取(qu)得突(tu)破(po),有機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術在2005年前(qian)被(bei)幾家跨國公司壟(long)斷,但(dan)目前(qian)我國已發展成(cheng)為全球(qiu)有機(ji)(ji)硅(gui)單體第1大(da)國,這2個(ge)方(fang)面(mian)原因(yin)(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)價(jia)(jia)格從(cong)2011年起開始低于石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約為大(da)宗(zong)石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)(jia)的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這將極大(da)拓(tuo)展有機(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)(de)市(shi)場(chang)空間(jian),同時將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)樹脂(zhi)等其他有機(ji)(ji)硅(gui)產品的(de)(de)消(xiao)(xiao)費。