
硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原子交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫性(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則(ze)可提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)能(neng)(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)能(neng)(neng)(neng)也(ye)(ye)很突出,在(zai)180℃下可長(chang)期工作,稍高于200℃也(ye)(ye)能(neng)(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧氣透過(guo)率在(zai)合成(cheng)聚合物中是(shi)較高的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理(li)惰性(xing)、不(bu)會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的(de)方法很(hen)多,通常按(an)(an)(an)固化前的(de)形態分為固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)(an)硫化溫度分為室(shi)溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)(an)所(suo)用單體(ti)(ti)的(de)不同,可分為甲(jia)(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)(jia)基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)(an)(an)性能和用途(tu)的(de)不同又可分為通用型(xing)(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)(xing)、超耐高(gao)溫型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為催(cui)化(hua)(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比(bi)表面積的(de)(de)氣(qi)相(xiang)法白(bai)炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能(neng)躍升到實(shi)用(yong)階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術(shu)的(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)(shi)生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)(shi)于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸(dun)(dun),其(qi)中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是指聚硅氧烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高分(fen)子量的(de)聚甲基乙(yi)烯基硅氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等(deng),在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)(qiang)主要是各種(zhong)類型的(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)數十倍(bei)。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)入相應的(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是各種(zhong)有(you)機過氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方法(fa)如圖(tu)所(suo)示。一次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)交聯(lian)反應;二(er)次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解(jie)產物和其他(ta)揮(hui)發(fa)性化(hua)合物以(yi)穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)各項性能(neng)。常用的(de)設備有(you)開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征是高溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing),雖(sui)然常溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)、回彈性(xing)和(he)(he)表(biao)面硬度(du),且(qie)力學性(xing)能(neng)(neng)無明顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配(pei)方可達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)優異。這對航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)和(he)(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化(hua)學試劑性(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過(guo)性(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝血(xue)作用(yong)(yong)(yong),對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)非常少。特(te)(te)別適合(he)作為(wei)醫用(yong)(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別(bie)(bie)達(da)到(dao)1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別(bie)(bie)增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡(xiang)膠的(de)用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究(jiu),增加有(you)機(ji)硅材料(liao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方(fang)面的(de)用(yong)(yong)量,可以大(da)幅度提高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)提高都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡(xiang)膠需求的(de)增加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實(shi)現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意(yi)見稿)》為自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)的(de)市場份額,為改變目前國(guo)(guo)(guo)內政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)以合資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為主的(de)局面提供(gong)(gong)了(le)保障。促(cu)進自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)發展,國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)應(ying)用(yong)(yong)提供(gong)(gong)有(you)力保障。預測未來(lai)3年(nian),我(wo)國(guo)(guo)(guo)室(shi)溫硫化硅橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均(jun)20%增長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)非石油基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石油基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但因為(wei)石油價格的(de)大(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我(wo)國在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關(guan)鍵原(yuan)料(liao)有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體的(de)生產技術方面取(qu)得突破(po),有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體的(de)生產技術在(zai)2005年(nian)前被(bei)幾家跨(kua)國公司壟斷,但目前我(wo)國已發展成(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體第1大(da)國,這2個方面原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價格從2011年(nian)起開始低于石油基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗(zong)石油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規(gui)模(mo)替代石油基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)(you)機硅(gui)產業的(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)(you)機硅(gui)產品的(de)消費(fei)。