
硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和(he)氧原子交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)原子上通(tong)常連有(you)(you)(you)兩個有(you)(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠主要由含甲基(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節(jie)組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入則(ze)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也(ye)(ye)很突(tu)出,在180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也(ye)(ye)能(neng)承受數周或(huo)更長(chang)時間仍(reng)有(you)(you)(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透(tou)過率在合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠還具有(you)(you)(you)生理惰(duo)性(xing)、不會(hui)導(dao)致凝血的(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此在醫用領域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡膠(jiao)分(fen)類的方法很多(duo),通常(chang)按固(gu)化
前(qian)的(de)(de)形態分為(wei)固體硅橡(xiang)(xiang)膠和液(ye)體硅橡(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度(du)分為(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)所(suo)用(yong)(yong)單體的(de)(de)不(bu)同,可分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)(an)性能(neng)和用(yong)(yong)途的(de)(de)不(bu)同又可分為(wei)通(tong)用(yong)(yong)型、超耐低溫(wen)(wen)型、超耐高(gao)(gao)溫(wen)(wen)型、高(gao)(gao)強力型、耐油型、醫用(yong)(yong)型等等。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面積的氣相法白炭(tan)黑補(bu)強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能躍升到實用(yong)階段,奠定(ding)了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開(kai)始(shi)(shi)生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業化(hua)研(yan)究始(shi)(shi)于1957年(nian),多家研(yan)究所和企業陸續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)
高(gao)(gao)溫硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷變成彈性體(ti)的(de)過程是(shi)經過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成型的(de)。它主要(yao)以(yi)高(gao)(gao)分子量的(de)聚甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao),混入補強填料(liao)(liao)、硫化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫化(hua)(hua)(hua)成彈性體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)補強主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)白(bai)炭黑,可使硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度增加(jia)數十倍。有(you)時為(wei)了降低成本或改善膠(jiao)料(liao)(liao)性能(neng)及賦予硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性能(neng),也加(jia)入相應(ying)的(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有(you)機(ji)過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)交聯(lian)(lian)反應;二(er)次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充(chong)交聯(lian)(lian)、驅(qu)除硫化(hua)劑(ji)分解產物和其他揮發性化(hua)合(he)物以穩定硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常(chang)用的(de)(de)設備(bei)有(you)開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合(he)機及真空密煉(lian)機。
主要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征(zheng)是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半(ban),但在200℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫(zi)外線等十分穩定,在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有(you)(you)優(you)良(liang)的(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)不粘(zhan)連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作用(yong),對肌體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)的(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別(bie)適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業協會統(tong)計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可(ke)以(yi)大幅度(du)提(ti)高(gao)(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)都(dou)將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自主品(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)(jian)實現(xian)自主化,《2012年度(du)黨(dang)政(zheng)機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)(wei)自主品(pin)牌擴大在政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)(wei)改變目前國內政(zheng)府采購(gou)以(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)(wei)(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供了保障(zhang)。促(cu)進自主品(pin)牌發展,國產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有(you)力保障(zhang)。預(yu)測未來3年,我(wo)國室(shi)溫硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以(yi)年均(jun)20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但因(yin)(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技術方面(mian)取得突破(po),有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已(yi)發展成(cheng)為(wei)全(quan)球有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起開(kai)始(shi)低于(yu)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)規模替(ti)代石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓展有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)市場(chang)空(kong)間(jian),同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。