
硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)上通常(chang)連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由含甲(jia)基(ji)和(he)少(shao)量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則(ze)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫性(xing)能(neng)(neng)良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長時(shi)間仍有(you)彈性(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在(zai)合成聚(ju)合物中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主(zhu)要品(pin)種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)方(fang)法(fa)很多(duo),通(tong)常(chang)按(an)固化(hua)前的(de)形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體(ti)的(de)不同,可(ke)分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性能(neng)和(he)用(yong)(yong)途的(de)不同又可(ke)分(fen)為(wei)通(tong)用(yong)(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫(yi)用(yong)(yong)型(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是(shi)由美(mei)國以三氯化(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高比(bi)表(biao)面(mian)積(ji)的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑(hei)補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性能躍升到(dao)實用(yong)階段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二(er)(er)甲基(ji)二(er)(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國家(jia)(jia)有美(mei)國。俄羅斯、德國、日(ri)本、韓國和(he)中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始于(yu)1957年(nian),多家(jia)(jia)研(yan)究所和(he)企(qi)業陸(lu)續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)能力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高溫(wen)膠100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠(jiao)
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅氧烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它(ta)主要以高分子量(liang)的(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷為生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)(qiang)(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)補強(qiang)(qiang)(qiang)主要是(shi)(shi)各種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)增加(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降低(di)成(cheng)本或(huo)改(gai)善膠(jiao)料(liao)性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性(xing)能(neng),也(ye)加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)各種(zhong)添(tian)加(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各種(zhong)有(you)機過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖(tu)所示。一次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行高(gao)分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行補(bu)充交(jiao)聯(lian)、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以穩定(ding)硫化(hua)(hua)膠的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設備有(you)開放式(shi)煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban),但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配方(fang)可(ke)達(da)-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩定,在(zai)不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下,就具有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)(dian)氣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)(dian)暈性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)(dian)(dian)弧性(xing)(xing)也非(fei)(fei)常好。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其(qi)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通(tong)(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化學試劑(ji)性(xing)(xing)。普通(tong)(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等氣體的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組(zu)織不粘連,具有(you)抗(kang)凝血(xue)作用(yong),對(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非(fei)(fei)常少(shao)。特別適合作為醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)
據(ju)中國(guo)汽(qi)車(che)(che)工業(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有機硅(gui)(gui)(gui)材料在(zai)(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用量(liang),可以(yi)大幅(fu)度提高汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提高都(dou)將(jiang)推(tui)動汽(qi)車(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現(xian)自主(zhu)化,《2012年度黨政機關公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意見(jian)稿(gao))》為自主(zhu)品牌(pai)(pai)擴(kuo)大在(zai)(zai)(zai)政府采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為改(gai)變目(mu)前國(guo)內政府采購(gou)以(yi)合(he)資品牌(pai)(pai)產(chan)品為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提供了保(bao)障。促進自主(zhu)品牌(pai)(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用提供有力保(bao)障。預(yu)測(ce)未來3年,我(wo)國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年均20%增長。
此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非(fei)石(shi)油基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石(shi)油基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為石(shi)油價(jia)(jia)格的(de)(de)大幅(fu)上(shang)漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)術方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)術在2005年前被幾家跨國(guo)公司壟斷(duan),但目(mu)前我國(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)(cheng)為全(quan)球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大國(guo),這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年起開始低于石(shi)油基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大宗石(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)(jia)的(de)(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大規模替代(dai)石(shi)油基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)消費。