
硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基和少量乙烯基的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)節組(zu)成(cheng)。苯基的(de)(de)(de)引入可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng),三氟丙(bing)基及(ji)氰基的(de)(de)(de)引入則可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好,一(yi)般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作。引入苯基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)(ye)很突出(chu),在180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作,稍高于(yu)200℃也(ye)(ye)能(neng)承受數周或更長(chang)時(shi)間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)(yang)氣(qi)透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡膠分(fen)(fen)(fen)類的方法很多,通(tong)常按(an)固化(hua)前的形態分(fen)(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡膠和液體(ti)硅(gui)(gui)橡膠;按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)(fen)為(wei)室(shi)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠,高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠;按(an)所用單體(ti)的不同(tong)(tong),可分(fen)(fen)(fen)為(wei)甲基乙烯(xi)(xi)基硅(gui)(gui)橡膠,甲基苯(ben)基乙烯(xi)(xi)基硅(gui)(gui)橡膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠等;按(an)性能和用途的不同(tong)(tong)又(you)可分(fen)(fen)(fen)為(wei)通(tong)用型、超耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)(nai)(nai)高溫(wen)型、高強力型、耐(nai)(nai)(nai)油(you)型、醫用型等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采用高比表面積的(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階(jie)段(duan),奠(dian)定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國家有(you)美國。俄羅(luo)斯、德國、日本、韓國和(he)中(zhong)(zhong)國等(deng)。中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研究(jiu)始于1957年,多家研究(jiu)所和(he)企(qi)業(ye)陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千(qian)噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強填(tian)料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強主(zhu)要是各種(zhong)類型的(de)白炭黑,可(ke)使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度增加(jia)數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊(shu)的(de)性能(neng),也(ye)加(jia)入相應的(de)各種(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是各種(zhong)有(you)機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑。
加(jia)工成(cheng)型方法如(ru)圖所示。一(yi)次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進(jin)行(xing)(xing)高(gao)分子鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進(jin)行(xing)(xing)補(bu)充交聯(lian)、驅(qu)除(chu)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑分解產物和(he)其他揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及真(zhen)空密煉(lian)機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天然橡膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬(ying)度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線(xian)等十分(fen)穩(wen)定,在不(bu)加(jia)任何(he)添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用橡膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織不(bu)粘連,具有(you)抗凝血(xue)作用,對肌(ji)體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非常少。特別(bie)適合(he)作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)車(che)工業(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)產(chan)(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加有(you)機硅(gui)材(cai)料在汽(qi)車(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可(ke)以大幅(fu)度(du)提高汽(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)車(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵自主品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)車(che)零(ling)部(bu)件實現(xian)自主化,《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型目錄(征求(qiu)意見(jian)稿(gao))》為(wei)自主品(pin)(pin)牌擴(kuo)大在政府(fu)采購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前國(guo)內政府(fu)采購以合(he)資品(pin)(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)局(ju)面提供了(le)保障。促(cu)進自主品(pin)(pin)牌發(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提供有(you)力保障。預測未來3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)車(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠是(shi)重要(yao)的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠,約(yue)占非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大幅上漲,同時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技術方(fang)面取得突(tu)破(po),有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已發(fa)展成(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo),這(zhe)2個方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起開始低(di)于石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠,僅約(yue)為(wei)(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠,并開始大規模替代石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠。這(zhe)將極大拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)消費(fei)。