
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅和(he)氧(yang)原子(zi)交替(ti)構成(cheng)(cheng)(cheng),硅原子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要(yao)由含甲基(ji)(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅氧(yang)鏈節組成(cheng)(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入可提(ti)高硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高、低溫性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入則(ze)可提(ti)高硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫及耐油性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)良(liang)好(hao),一般(ban)在-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)后,可達(da)-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)也(ye)很(hen)突(tu)(tu)出,在180℃下可長(chang)期(qi)工(gong)作,稍高于200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)(neng)承(cheng)受數周或(huo)更長(chang)時(shi)間(jian)仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing),瞬時(shi)可耐300℃以上的(de)(de)高溫。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透過(guo)率在合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)聚合(he)物中是(shi)較高的(de)(de)。此(ci)(ci)外(wai),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突(tu)(tu)出特(te)性(xing),因此(ci)(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類(lei)的(de)方法很多(duo),通(tong)常按固(gu)化(hua)(hua)前的(de)形態分(fen)為(wei)固(gu)體硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用單(dan)體的(de)不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和用途的(de)不同又可分(fen)為(wei)通(tong)用型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯化鐵(tie)為催化劑合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比表面(mian)積的(de)氣相(xiang)法白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍(yue)升到實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷合成開(kai)(kai)始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研究(jiu)始于1957年(nian),多家研究(jiu)所和企業陸續開(kai)(kai)發出各種硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈性體(ti)的(de)(de)過程(cheng)是(shi)(shi)經(jing)過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)種類(lei)型的(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)(jia)(jia)數十倍(bei)。有時為(wei)了降低(di)成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)性能,也加(jia)(jia)(jia)入(ru)相應(ying)(ying)的(de)(de)各(ge)種添加(jia)(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)種有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方法如(ru)圖所示。一(yi)次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行(xing)(xing)高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行(xing)(xing)補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產(chan)物和其他揮發性化(hua)(hua)合(he)(he)物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開(kai)放式煉膠機(ji)(ji)、捏合(he)(he)機(ji)(ji)及真空密(mi)煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一般為(wei)(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)(dui)(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)紫外線等十分穩定,在不加任(ren)何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體組織不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作用(yong)(yong),對(dui)(dui)(dui)肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合(he)作為(wei)(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)(che)工業協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別達(da)到1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分別增長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有(you)機(ji)硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)和(he)(he)單(dan)車(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提高(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)增加。國家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展,關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實(shi)現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機(ji)關(guan)(guan)公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌擴大(da)在政(zheng)府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前(qian)國內(nei)政(zheng)府(fu)采(cai)購以(yi)合資(zi)品(pin)牌產品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保(bao)障。促(cu)進自(zi)主(zhu)品(pin)牌發展,國產汽(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提供有(you)力保(bao)障。預測未(wei)來3年(nian),我國室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)行(xing)業將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大幅(fu)上漲(zhang),同(tong)時(shi)(shi)我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產技(ji)術方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產技(ji)術在2005年前被幾(ji)家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)單體第1大國(guo),這(zhe)2個方面原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低(di)于石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規(gui)模替代石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)產業的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)時(shi)(shi)將(jiang)帶動(dong)硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)硅(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)費(fei)。