
硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原子交替構成(cheng)(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)原子上通常(chang)連(lian)有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含(han)甲(jia)基(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成(cheng)(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入可提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫(wen)(wen)性能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入則可提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性能(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引(yin)(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長(chang)(chang)期工作,稍高于200℃也能(neng)承受數周或更長(chang)(chang)時(shi)間仍有(you)彈性,瞬時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性好,氧(yang)(yang)氣(qi)透過率在(zai)(zai)合成(cheng)(cheng)(cheng)聚合物(wu)中(zhong)是(shi)較高的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出特(te)性,因此(ci)在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通常按固化(hua)
前的形(xing)態(tai)分為固體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)度分為室溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用單(dan)體(ti)的不(bu)(bu)同,可分為甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性能(neng)和(he)用途的不(bu)(bu)同又(you)可分為通用型(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力(li)型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期是(shi)由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化鐵為催(cui)化劑合(he)(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)(chan)(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比表(biao)面(mian)積的(de)(de)氣相法白(bai)炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性能(neng)躍升到實(shi)用(yong)階段(duan),奠定(ding)了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產(chan)(chan)(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合(he)(he)成(cheng)開(kai)始生產(chan)(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工業化研究始于1957年,多家研究所(suo)和企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年底(di),中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產(chan)(chan)(chan)能(neng)力為135千噸,其中高溫膠100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要以高分子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)(yang)烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)(qiang)主要是各(ge)(ge)種類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度增(zeng)加(jia)(jia)數十倍。有時為了降低(di)成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種特(te)殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種有機過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖(tu)所(suo)示。一次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二(er)次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解(jie)產(chan)物和其他揮發性化(hua)合物以(yi)穩定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常用(yong)的(de)(de)設備有開放式(shi)煉膠(jiao)機、捏合機及(ji)真(zhen)空(kong)密煉機。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯(xian)(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇(yu)航工業(ye)的(de)(de)(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭(chou)氧及紫外線等十分穩(wen)定,在不加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)(ju)(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有中等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)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)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅(xiu),與人體(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)(ju)(ju)有抗(kang)凝血(xue)作用,對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別(bie)適合作為醫用材料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian)(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分(fen)別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量約(yue)達2.0萬t。根據觀(guan)研(yan)天下的(de)(de)新(xin)研(yan)究(jiu),增加有機(ji)硅材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方(fang)面的(de)(de)用(yong)量,可以(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性(xing)能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量和單車(che)(che)用(yong)量水平(ping)的(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠需求的(de)(de)增加。國(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實(shi)現自主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)(nian)度黨政機(ji)關公務(wu)用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿(gao))》為(wei)(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴大在(zai)政府(fu)采(cai)(cai)購的(de)(de)市場(chang)份額(e),為(wei)(wei)(wei)改變目前國(guo)內政府(fu)采(cai)(cai)購以(yi)合(he)資品(pin)(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)(pin)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提供了保障。促進自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提供有力(li)保障。預(yu)測未來3年(nian)(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),約占非石油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大幅(fu)上漲,同時我(wo)國在(zai)(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術方面(mian)取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術在(zai)(zai)2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷,但目前我(wo)國已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國,這2個方面(mian)原(yuan)(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始(shi)低于石油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),僅約為(wei)大宗石油(you)(you)基橡膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),并(bing)開始(shi)大規(gui)模替代石油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)。這將極大拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費。