
硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通常連有兩個(ge)有機基(ji)(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含(han)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入可(ke)提(ti)(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高、低(di)溫性(xing)(xing)能,三(san)氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入則可(ke)提(ti)(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)能良好(hao)(hao),一般在(zai)-55℃下仍能工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能也很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高于200℃也能承(cheng)受(shou)數周或更長時間仍有彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao)(hao),氧氣(qi)透過率在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中是(shi)較高的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類(lei)的方法很多,通常按固化(hua)
前的(de)形態(tai)分(fen)為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和液(ye)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按硫化(hua)溫度分(fen)為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按所用(yong)單體(ti)(ti)的(de)不(bu)同(tong),可(ke)分(fen)為(wei)甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng);按性能(neng)和用(yong)途的(de)不(bu)同(tong)又可(ke)分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國(guo)以三氯化鐵為(wei)催化劑合(he)成(cheng)(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的性(xing)能躍升到(dao)(dao)實(shi)用階段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技(ji)術的基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的工(gong)業化研(yan)究始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所和企(qi)業陸(lu)續開(kai)發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力(li)為(wei)135千(qian)噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是指聚(ju)(ju)硅氧烷變成(cheng)彈性體(ti)的(de)(de)(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要以高(gao)分子量的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混(hun)入補強(qiang)(qiang)填料、硫化(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)(qiang)主要是各種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度增(zeng)加(jia)(jia)數十倍(bei)。有時為了(le)降低(di)成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)(de)性能,也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所(suo)示。一次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交聯反應(ying);二次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行補充交聯、驅(qu)除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解產物和其他揮(hui)發性(xing)化(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要(yao)性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅(jin)是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分(fen)穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人體(ti)組織不粘(zhan)連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特(te)別適合作(zuo)為(wei)醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別(bie)增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的用(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)(yan)天下的新研(yan)(yan)究(jiu),增加(jia)有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件方面的用(yong)(yong)量,可以大(da)幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)的安(an)全(quan)性(xing)能(neng),因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量和(he)單車(che)用(yong)(yong)量水平(ping)的提(ti)高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的增加(jia)。國家(jia)鼓勵自主(zhu)品牌的汽(qi)(qi)(qi)車(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件實現自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度(du)黨政機關公務(wu)用(yong)(yong)車(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)型(xing)目(mu)錄(征求意(yi)見(jian)稿(gao))》為(wei)自主(zhu)品牌擴大(da)在(zai)政府采購的市場份額(e),為(wei)改(gai)變目(mu)前國內(nei)政府采購以合資品牌產(chan)品為(wei)主(zhu)的局面提(ti)供了保障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)品牌發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)的繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的應用(yong)(yong)提(ti)供有力保障(zhang)。預(yu)測未(wei)來3年(nian)(nian),我國室溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)98%。但因為石(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)大幅上漲,同時我(wo)國在(zai)(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵原料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產技(ji)術方面(mian)取得突(tu)破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產技(ji)術在(zai)(zai)2005年前被幾家跨(kua)國公(gong)司壟斷,但目(mu)前我(wo)國已發(fa)展(zhan)成(cheng)為全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體第1大國,這2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格從2011年起開始低于(yu)石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為大宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大規模替代石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)市場空間(jian),同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)消(xiao)費(fei)。