
硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有兩個有機(ji)基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能良好,一般在-55℃下(xia)仍能工作。引(yin)(yin)入(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)能也很突出(chu),在180℃下(xia)可長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能承受數周(zhou)或更長時間仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過(guo)率在合成(cheng)聚合物(wu)中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會(hui)導致凝(ning)血的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此在醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠(jiao)分類的方法(fa)很多,通(tong)常(chang)按固化
前(qian)的(de)形態分為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)度分為室溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體的(de)不(bu)同(tong),可分為甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按(an)性能和(he)用(yong)(yong)途的(de)不(bu)同(tong)又可分為通用(yong)(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用(yong)高比表面(mian)積的(de)氣(qi)相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實(shi)用(yong)階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)基礎(chu)。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成開始生(sheng)產硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)(ye)化(hua)研究始于1957年,多家研究所和企業(ye)(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅橡膠是(shi)指聚(ju)硅氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)過程是(shi)經(jing)過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它(ta)主要以高(gao)分(fen)子量的(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)烷為(wei)生膠,混(hun)入(ru)補強(qiang)填料(liao)(liao)、硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅橡膠的(de)補強(qiang)主要是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑,可(ke)使硫化(hua)(hua)膠的(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有時為(wei)了降(jiang)低成(cheng)本或改善(shan)膠料(liao)(liao)性(xing)能及(ji)賦予硫化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有機(ji)過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次(ci)硫化(hua)(hua)(hua)的目的是進行高(gao)分子鏈的交聯(lian)反應;二(er)次(ci)硫化(hua)(hua)(hua)的目的是進行補充交聯(lian)、驅(qu)除硫化(hua)(hua)(hua)劑分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的各項性(xing)能。常用的設(she)備有開(kai)放式煉膠(jiao)機(ji)(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)(ji)。
主要(yao)性(xing)能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半(ban),但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境(jing)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保持(chi)一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)無明顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這對航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及紫外線(xian)等十(shi)分穩定,在不加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia),就具(ju)有優(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng),耐電暈性(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于(yu)通(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)(hua)學(xue)試(shi)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體(ti)組織(zhi)不粘(zhan)連,具(ju)有抗凝血作用(yong)(yong)(yong),對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合(he)作為醫用(yong)(yong)(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協(xie)會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅橡膠(jiao)的(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研天下的(de)新研究(jiu),增(zeng)(zeng)加(jia)有(you)機硅材(cai)料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件方面的(de)用量(liang),可以大幅(fu)度提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安(an)全性能(neng),因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平(ping)的(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對(dui)硅橡膠(jiao)需求的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵(li)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公(gong)務用車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)府(fu)采購的(de)市場份(fen)額,為改變(bian)目前國(guo)(guo)內政(zheng)府(fu)采購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)局面提供了(le)保障。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用提供有(you)力(li)保障。預(yu)測未(wei)來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)非石(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)油價(jia)格的(de)大幅上漲,同(tong)(tong)時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)(ti)的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面取(qu)得突(tu)破,有機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)(ti)的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術(shu)在2005年前(qian)被(bei)幾家跨(kua)國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前(qian)我國(guo)(guo)已發(fa)展成為(wei)(wei)全球(qiu)有機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)(ti)第1大國(guo)(guo),這2個方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價(jia)格從2011年起開始低于(yu)石(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大宗石(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大規模(mo)替代(dai)石(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大拓展有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)市場空間,同(tong)(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)消費。