
硅橡膠是指主鏈由(you)(you)硅(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構成,硅(gui)原(yuan)子上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)(you)含甲基(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入可提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入則可提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)(wen)及耐油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好(hao)(hao),一(yi)般(ban)在-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引(yin)(yin)入苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)(tu)出(chu),在180℃下(xia)可長期工作,稍高于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長時(shi)(shi)間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)(shi)可耐300℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好(hao)(hao),氧(yang)氣透(tou)過率在合成聚合物中(zhong)是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血(xue)的(de)(de)突(tu)(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因此在醫用領域應用廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)(fen)(fen)類(lei)的方法很(hen)多,通常按(an)(an)固化前的形態分(fen)(fen)(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)(an)所用(yong)單(dan)體(ti)的不(bu)同,可分(fen)(fen)(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)(an)性能和(he)用(yong)途的不(bu)同又可分(fen)(fen)(fen)(fen)為(wei)通用(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)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美(mei)國以三氯(lv)化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑(ji)合成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功(gong),使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階段,奠(dian)定(ding)了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)(de)基礎(chu)。從二甲(jia)基二氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)國家有美(mei)國。俄羅斯、德國、日本、韓國和(he)中(zhong)(zhong)國等。中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)工(gong)業(ye)(ye)化(hua)研究始于1957年(nian),多家研究所(suo)和(he)企業(ye)(ye)陸續開發出(chu)各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力(li)為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(wen)(wen)(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高(gao)分子量的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料、硫化(hua)劑等,在加(jia)(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是(shi)各種類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有時為了降低成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)(xing)能(neng)及賦予硫化(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)各種添加(jia)(jia)(jia)劑。硫化(hua)劑是(shi)各種有機過氧化(hua)物或(huo)加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反應催(cui)化(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖(tu)所示(shi)。一次(ci)硫化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反(fan)應(ying);二次(ci)硫化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行(xing)補(bu)充交(jiao)聯、驅(qu)除硫化劑分解產物和其他揮發性(xing)化合(he)物以穩定硫化膠的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設(she)備(bei)有開(kai)放式煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且(qie)力(li)學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無(wu)明顯(xian)變化。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優異(yi)。這(zhe)對(dui)(dui)航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分(fen)穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,就具(ju)(ju)(ju)有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學(xue)(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有(you)中(zhong)(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等氣體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組(zu)織不(bu)粘連,具(ju)(ju)(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適(shi)合作為醫(yi)用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量
據(ju)中國汽車(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽車(che)產銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽車(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新研(yan)究(jiu),增加有機硅(gui)材料在汽車(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度提高汽車(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全(quan)性能,因此,汽車(che)產量(liang)和(he)單車(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高都(dou)將(jiang)推動汽車(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加。國家鼓勵(li)自(zi)(zi)主品(pin)牌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)汽車(che)發(fa)展,關鍵汽車(che)零(ling)部件實(shi)現自(zi)(zi)主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)(zheng)機關公(gong)務用(yong)(yong)車(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主品(pin)牌擴大(da)在政(zheng)(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場份(fen)額(e),為(wei)改(gai)變目前國內(nei)政(zheng)(zheng)府采(cai)購以(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供了(le)保障。促進自(zi)(zi)主品(pin)牌發(fa)展,國產汽車(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽車(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提供有力保障。預測未來3年(nian),我(wo)國室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在汽車(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石油(you)(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術(shu)方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術(shu)在2005年前被幾家跨(kua)國公司壟斷,但目前我國已發展成(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第(di)1大(da)國,這2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起開始低于石油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)(wei)大(da)宗石油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模(mo)替代石油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)市場空間(jian),同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費(fei)。