
硅橡膠是(shi)(shi)指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)(zi)上(shang)通(tong)常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)引入(ru)(ru)可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)引入(ru)(ru)則(ze)可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能(neng)(neng)良(liang)好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)(ru)苯基(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性能(neng)(neng)也很突(tu)出,在180℃下(xia)可長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時間仍有(you)彈性,瞬時可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣性好,氧(yang)氣透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)(shi)較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生(sheng)理(li)惰性、不會導致凝血的(de)突(tu)出特(te)性,因此在醫用(yong)領(ling)域(yu)應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類的(de)方法很多,通常(chang)按固化(hua)
前的形態分(fen)為(wei)固(gu)體(ti)硅橡(xiang)膠和液體(ti)硅橡(xiang)膠;按硫化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠,高溫(wen)(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠;按所用單體(ti)的不同,可(ke)分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)膠等;按性能和用途的不同又可(ke)分(fen)為(wei)通用型、超耐低溫(wen)(wen)型、超耐高溫(wen)(wen)型、高強力型、耐油(you)型、醫用型等等。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用高(gao)比表面積的(de)氣(qi)相法白(bai)炭(tan)黑補(bu)強(qiang)的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技(ji)術的(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)烷(wan)合成(cheng)開(kai)始生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化(hua)(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年(nian)(nian),多(duo)家研(yan)究(jiu)所(suo)和企業陸續開(kai)發(fa)出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能(neng)力(li)為135千噸,其(qi)中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性體的(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要以高分子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為生(sheng)膠,混入(ru)補強填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)等(deng),在(zai)加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)補強主要是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭(tan)黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有(you)時為了(le)降低成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)或改(gai)善膠料(liao)性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)(de)性能,也加(jia)(jia)入(ru)相應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有(you)機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所(suo)示。一(yi)次(ci)硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交聯(lian)(lian)反應(ying);二次(ci)硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充交聯(lian)(lian)、驅除硫化(hua)劑(ji)分解產物和(he)其他揮發性化(hua)合物以穩定(ding)硫化(hua)膠的(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度,且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫(zi)外(wai)線等十分(fen)穩定(ding),在不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下,就具有優良的(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)等氣體的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組(zu)織不(bu)粘連,具有抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特(te)別(bie)適合作(zuo)為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會(hui)統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)(de)用量(liang)(liang),可以大幅度提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)(liang)和單車(che)(che)用量(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵(li)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)擴大在政(zheng)府采購的(de)(de)市場份額(e),為(wei)(wei)(wei)改(gai)變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購以合資品牌(pai)產品為(wei)(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提供了保(bao)(bao)障。促(cu)進自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用提供有力保(bao)(bao)障。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的98%。但因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)價格(ge)的大(da)(da)幅上漲,同(tong)(tong)時我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的生產(chan)技術方面取得突破(po),有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的生產(chan)技術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的價格(ge)從2011年起(qi)開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的市(shi)場空(kong)間,同(tong)(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的消費(fei)。