
硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈由(you)硅(gui)和氧原(yuan)子交替(ti)構成,硅(gui)原(yuan)子上(shang)通(tong)常連有兩個有機基團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基和少量乙烯基的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節(jie)組成。苯基的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基及氰基的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入則可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一(yi)般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工(gong)(gong)作。引(yin)(yin)入苯基后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很(hen)突出,在180℃下(xia)可長期工(gong)(gong)作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長時(shi)間仍(reng)有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率在合成聚合物中(zhong)是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此(ci)在醫用領域(yu)應用廣泛。
主(zhu)要(yao)品(pin)種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠分(fen)類的(de)(de)方法很多,通常按(an)(an)(an)固(gu)化(hua)(hua)前的(de)(de)形態分(fen)為(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)(an)硫化(hua)(hua)溫度分(fen)為(wei)室(shi)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)(an)所(suo)用(yong)(yong)單體(ti)的(de)(de)不同,可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)(an)(an)性能和用(yong)(yong)途的(de)(de)不同又可分(fen)為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高溫型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面積的(de)氣相法(fa)白炭(tan)黑補(bu)強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)(neng)躍升到實用(yong)階段,奠定(ding)了(le)現代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)生產(chan)(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)(yan)究(jiu)始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研(yan)(yan)究(jiu)所(suo)和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)(chan)能(neng)(neng)力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠
高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)變成彈性(xing)體(ti)的過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成型(xing)的。它(ta)主(zhu)要(yao)以高分子量(liang)的聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓(ya)下硫化(hua)(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的補(bu)強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)各種類型(xing)的白炭(tan)黑,可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的強(qiang)度增加(jia)(jia)數十(shi)倍。有時為了(le)降(jiang)低成本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及賦(fu)予(yu)硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊(shu)的性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)入相應的各種添加(jia)(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各種有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)劑。
加工(gong)成(cheng)型方(fang)法如圖所示(shi)。一(yi)次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高(gao)分子鏈的(de)交聯(lian)反應(ying);二(er)次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補(bu)充交聯(lian)、驅(qu)除硫化(hua)劑分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠(jiao)的(de)各項性(xing)能。常(chang)用的(de)設備有開(kai)放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)(ji)紫(zi)外線等十分穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)也非(fei)(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)(ji)化(hua)(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)等氣體的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅(xiu),與人體組(zu)織不粘連,具有(you)(you)抗(kang)凝(ning)血作用(yong),對(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非(fei)(fei)常(chang)少。特(te)(te)別適合作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的(de)用(yong)量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)方(fang)面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅(fu)度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提高都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)橡膠需(xu)求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)主化,《2012年度黨政(zheng)(zheng)機(ji)關(guan)公務(wu)用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(lu)(征(zheng)求意見稿)》為自(zi)主品牌擴(kuo)大在政(zheng)(zheng)府采購的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為改變目前國(guo)內政(zheng)(zheng)府采購以(yi)合資品牌產(chan)(chan)品為主的(de)(de)(de)局面提供了保障(zhang)。促進自(zi)主品牌發展(zhan),國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)提供有力保障(zhang)。預測未來(lai)3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)年均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)(yue)占(zhan)非石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)(dan)因(yin)為石(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術方面(mian)取得突(tu)破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術在2005年前(qian)(qian)被幾家(jia)跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)(dan)目前(qian)(qian)我國(guo)(guo)已發(fa)展成(cheng)為全(quan)球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第(di)1大(da)(da)(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低(di)于石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)(yue)為大(da)(da)(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)(da)(da)規模替(ti)代石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)(da)拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。