
硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)和(he)氧(yang)原子交(jiao)替構成,硅(gui)原子上通(tong)常連(lian)有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)橡膠。普(pu)通(tong)的(de)硅(gui)橡膠主(zhu)要(yao)由含甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)引入可(ke)提(ti)高硅(gui)橡膠的(de)耐(nai)高、低溫(wen)(wen)性能(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)引入則(ze)可(ke)提(ti)高硅(gui)橡膠的(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油性能(neng)(neng)。硅(gui)橡膠耐(nai)低溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡膠的(de)耐(nai)熱性能(neng)(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍高于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數周或更長時間仍有(you)彈性,瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡膠的(de)透(tou)氣(qi)性好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過(guo)率在(zai)合成聚(ju)合物中(zhong)是較高的(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)橡膠還具有(you)生理惰(duo)性、不會導(dao)致(zhi)凝(ning)血的(de)突出(chu)特性,因此(ci)在(zai)醫用領域應(ying)用廣泛(fan)。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的方法很多,通(tong)常按固(gu)化
前的(de)(de)形態分為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫化溫(wen)度分為(wei)室(shi)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單(dan)體的(de)(de)不(bu)同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)性(xing)能(neng)和用途的(de)(de)不(bu)同又(you)可(ke)分為(wei)通用型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)(nai)油(you)型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采用高比表面積的(de)氣相法白(bai)炭黑補(bu)強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功(gong),使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實(shi)用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)基礎。從二(er)(er)甲基二(er)(er)氯硅(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研究始于(yu)1957年,多(duo)家(jia)研究所(suo)和(he)企業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力(li)為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)體的過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型的。它主要以(yi)高分子量的聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強填(tian)料、硫化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的補強主要是(shi)各(ge)種類型的白炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的強度(du)增加(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降低(di)成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊(shu)的性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)入(ru)相應的各(ge)種添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種有(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)(jia)成(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)(de)(de)(de)交聯反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分解(jie)產物(wu)和其(qi)他揮發性化(hua)合(he)物(wu)以穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)(de)(de)設備有開放(fang)式煉膠機、捏合(he)機及(ji)真空密煉機。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這(zhe)對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線等十分穩定,在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組織不粘連,具有(you)抗凝血作(zuo)用,對肌體組織的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)(te)別適合(he)作(zuo)為醫用材料。
硅(gui)橡膠的(de)用量
據(ju)中(zhong)國(guo)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同(tong)比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀(guan)研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增加(jia)有機硅(gui)材料在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅度(du)提(ti)高汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因(yin)此,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都(dou)將(jiang)(jiang)(jiang)推動汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實(shi)現(xian)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)擴大在(zai)政府(fu)采購的(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為(wei)改變目前國(guo)內(nei)政府(fu)采購以(yi)合(he)資品牌(pai)產品為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)障。促進(jin)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)發展(zhan),國(guo)產汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)(jiang)(jiang)為(wei)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保(bao)障。預(yu)測未來3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)(jiang)以(yi)年(nian)均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油基合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油基合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)油價格的(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我(wo)國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方面(mian)取得(de)突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年前被(bei)幾家跨國公司壟斷,但(dan)目前我(wo)國已(yi)發展成(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國,這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始(shi)低于(yu)石(shi)油基合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)油基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規(gui)模(mo)替代石(shi)油基合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓(tuo)展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場(chang)空間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。