
硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由硅和(he)(he)氧(yang)原(yuan)子交替構成,硅原(yuan)子上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和(he)(he)少量(liang)乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)硅氧(yang)鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入可提高硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)高、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入則(ze)可提高硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作。引入苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在180℃下(xia)(xia)可長期工(gong)作,稍(shao)高于200℃也能(neng)(neng)承受數(shu)周或(huo)更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過率在合成聚合物中是較高的(de)(de)。此外(wai),硅橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此在醫用領域應(ying)用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通常(chang)按固(gu)化(hua)
前的形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)(yong)單(dan)體(ti)的不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能(neng)和用(yong)(yong)途的不同又可分(fen)為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)早期是由美國以三氯化鐵為催化劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采(cai)用高比(bi)表面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)研(yan)制成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升(sheng)到實用階(jie)段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)的(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)國家(jia)有美國。俄羅斯(si)、德國、日本、韓國和(he)中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所和(he)企業陸續(xu)開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)。到2003年(nian)底,中國硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能力為135千(qian)噸,其(qi)中高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要以高(gao)(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧烷(wan)為生膠(jiao),混入補強填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱加壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強主(zhu)要是(shi)各種類型的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增加數十倍。有時為了降低(di)成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種特殊的(de)(de)性(xing)能,也加入相應的(de)(de)各種添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各種有機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)物或(huo)加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方(fang)法如圖所(suo)示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)交聯反(fan)應(ying);二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發(fa)性化(hua)(hua)合物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性能(neng)。常用的(de)(de)設(she)備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及(ji)真空密煉(lian)機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航空(kong)(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)十分穩定,在不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及(ji)化(hua)(hua)學試(shi)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)(kong)氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組(zu)織不粘連,具有(you)(you)抗凝血作用(yong)(yong)(yong),對肌體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少(shao)。特(te)別適(shi)合(he)作為(wei)醫用(yong)(yong)(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會(hui)統(tong)計,2012年(nian)(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅材(cai)料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量,可以大幅(fu)度提(ti)(ti)(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性(xing)能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單(dan)車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)提(ti)(ti)(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓(gu)勵(li)自主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實(shi)現自主化,《2012年(nian)(nian)(nian)度黨政(zheng)機關(guan)公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)自主品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府(fu)采購的(de)(de)市(shi)場份(fen)額(e),為(wei)改(gai)變(bian)目前國內政(zheng)府(fu)采購以合(he)資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)局面提(ti)(ti)(ti)(ti)供了保障(zhang)。促進(jin)自主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)(ti)(ti)(ti)供有(you)力保障(zhang)。預測未來3年(nian)(nian)(nian),我國室溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業將(jiang)以年(nian)(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)價格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料(liao)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術方面取得突破(po),有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術在(zai)2005年前被(bei)幾(ji)家跨國公司壟斷,但目前我國已發展成(cheng)為全(quan)球有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)第1大(da)國,這2個方面原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格(ge)從(cong)2011年起開始(shi)低于(yu)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)市(shi)場(chang)空間,同(tong)時將(jiang)帶(dai)動硅(gui)油(you)(you)(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)消費(fei)。