
硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構成(cheng),硅(gui)原(yuan)子上通(tong)常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的橡(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由(you)含甲基(ji)(ji)和少(shao)量(liang)乙烯基(ji)(ji)的硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的引(yin)入(ru)(ru)可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫性能(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的引(yin)入(ru)(ru)則可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的耐(nai)(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫性能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)(ji)后(hou),可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的耐(nai)(nai)(nai)熱性能(neng)也很突出,在(zai)180℃下可長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承(cheng)受數周或更長時間(jian)仍有(you)(you)彈性,瞬時可耐(nai)(nai)(nai)300℃以(yi)上的高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的透氣性好,氧(yang)氣透過率(lv)在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)的。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具(ju)有(you)(you)生(sheng)理惰性、不會導致凝血的突出特性,因(yin)此(ci)在(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠分(fen)類的方法很多,通常按固化(hua)前的形(xing)態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠;按硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠;按所用單體(ti)的不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠,甲(jia)(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠等(deng);按性能和(he)用途的不同又可分(fen)為(wei)通用型(xing)(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)(xing)(xing)(xing)、醫(yi)用型(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是(shi)由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用高比表(biao)面積的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)性(xing)能躍(yue)升到實(shi)用階段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術的(de)(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成開(kai)始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和(he)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)化(hua)研究(jiu)(jiu)始于1957年,多家研究(jiu)(jiu)所和(he)企業(ye)陸續開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為135千噸,其中(zhong)(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)變成彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成型的(de)。它主(zhu)要(yao)(yao)以高分子量的(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)氧烷(wan)為生(sheng)膠(jiao),混入補強填料、硫化(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫化(hua)(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)補強主(zhu)要(yao)(yao)是(shi)各(ge)(ge)種類型的(de)白炭(tan)黑(hei),可(ke)使(shi)硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度增加(jia)(jia)數(shu)十倍。有時為了降低(di)成本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)(xing)能及賦(fu)予硫化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入相應的(de)各(ge)(ge)種添加(jia)(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)(ge)種有機(ji)過氧化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖所(suo)示。一次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應(ying);二(er)次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充(chong)交聯(lian)、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物和(he)其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式(shi)煉膠機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保持(chi)一(yi)(yi)(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度(du)一(yi)(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)十分穩定(ding)(ding),在(zai)不(bu)加任何添(tian)加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia),其(qi)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組織不(bu)粘連,具有(you)抗凝血作用,對肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作為醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷(xiao)分(fen)別達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分(fen)別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)新研究,增加有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提(ti)(ti)高(gao)(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)量水(shui)平的(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)(gao)都將推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增加。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵自(zi)主品牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨政機(ji)關公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(征(zheng)求(qiu)意(yi)見稿)》為自(zi)主品牌(pai)(pai)擴(kuo)大在政府采(cai)購(gou)的(de)(de)市(shi)場份額,為改變目前國(guo)內政府采(cai)購(gou)以合資(zi)品牌(pai)(pai)產品為主的(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供(gong)了保(bao)障(zhang)(zhang)。促進自(zi)主品牌(pai)(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提(ti)(ti)供(gong)有力保(bao)障(zhang)(zhang)。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將以年(nian)均20%增長。
此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的非(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的98%。但因(yin)為石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)價(jia)格的大(da)(da)幅(fu)上漲,同時我國(guo)(guo)在(zai)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的關鍵原料有(you)機(ji)硅單(dan)(dan)體的生(sheng)產(chan)技(ji)術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)機(ji)硅單(dan)(dan)體的生(sheng)產(chan)技(ji)術在(zai)2005年前被幾家跨國(guo)(guo)公司(si)壟斷(duan),但目前我國(guo)(guo)已發展(zhan)成為全(quan)球有(you)機(ji)硅單(dan)(dan)體第1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個方(fang)面(mian)原因(yin)使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的價(jia)格從(cong)2011年起開(kai)始低于石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的80%~90%,成為廉價(jia)的合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅產(chan)業的市(shi)場空間,同時將(jiang)帶動硅油(you)、硅烷偶聯劑和硅樹(shu)脂等(deng)其他有(you)機(ji)硅產(chan)品的消費。