
硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通常連有(you)(you)(you)兩個有(you)(you)(you)機基(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)的(de)引(yin)(yin)入可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)引(yin)(yin)入則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一(yi)般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)(yin)入苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受(shou)數周或更長時間仍有(you)(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透過率(lv)在(zai)(zai)合成聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫用領域(yu)應(ying)用廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很多,通常按固化
前的(de)(de)形態分(fen)為(wei)固(gu)體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化溫度分(fen)為(wei)室溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)(gao)溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)(yong)單體(ti)的(de)(de)不(bu)同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯(ben)基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈(jing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能(neng)和(he)用(yong)(yong)途的(de)(de)不(bu)同又可分(fen)為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)(xing)、超耐高(gao)(gao)溫型(xing)(xing)(xing)、高(gao)(gao)強(qiang)力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合(he)成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)高比表(biao)面積的(de)氣相法白炭黑補(bu)強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用(yong)階段,奠(dian)定了(le)現代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成開始(shi)(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)(shi)于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續(xu)開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千噸(dun),其(qi)中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指(zhi)聚(ju)硅氧烷變成(cheng)(cheng)彈性體的(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它主(zhu)(zhu)要(yao)以高(gao)分子量的(de)聚(ju)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱加壓(ya)下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)(ge)種類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增加數十倍。有時為了降低(di)成(cheng)(cheng)本(ben)或改(gai)善(shan)膠(jiao)(jiao)料(liao)性能(neng)(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)性能(neng)(neng),也(ye)加入相應的(de)各(ge)(ge)種添(tian)加劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)(ge)種有機(ji)過氧化(hua)(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工(gong)成型(xing)方(fang)法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)(lian)反(fan)應(ying);二次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯(lian)(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分解(jie)產物和其他(ta)揮發性(xing)(xing)化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)各項性(xing)(xing)能。常用的(de)設備有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要(yao)性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)特征(zheng)是高(gao)(gao)溫穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)(gao)溫環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配(pei)方可達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這(zhe)對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工(gong)業(ye)的(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在(zai)不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫下(xia)的(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)低溫下(xia),其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣體(ti)(ti)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血(xue)作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別(bie)適(shi)合(he)作為醫(yi)用(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用(yong)量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約(yue)達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和單(dan)車(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠需求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵自主品牌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)實(shi)現自主化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)(wei)自主品牌擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府(fu)采購的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場份(fen)額(e),為(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府(fu)采購以(yi)合資品牌產(chan)品為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了(le)保障。促進(jin)自主品牌發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)供(gong)有力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要(yao)的(de)(de)非石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石油(you)價格的(de)(de)大(da)幅上漲,同時我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料(liao)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面(mian)取得(de)突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)技(ji)術(shu)在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司(si)壟(long)斷,但目前(qian)我(wo)國已發(fa)展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)第(di)1大(da)國,這2個方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始低于石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模(mo)替(ti)代(dai)石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)業的(de)(de)市(shi)場(chang)空(kong)間(jian),同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)消(xiao)(xiao)費。