
硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅和氧原子(zi)交替構成,硅原子(zi)上通常連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠主要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅氧鏈節(jie)組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良(liang)好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)(zuo)。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也(ye)很突出(chu),在180℃下可(ke)長(chang)期工作(zuo)(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)承(cheng)受(shou)數周或(huo)更長(chang)時(shi)間仍(reng)有彈(dan)性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧氣透過率在合成聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)膠還具有生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此在醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分(fen)類的方(fang)法很多,通(tong)常按(an)固(gu)化
前的形(xing)態分(fen)為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫度分(fen)為室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)(yong)單體的不(bu)同,可分(fen)為甲(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按性能和用(yong)(yong)(yong)途的不(bu)同又可分(fen)為通(tong)用(yong)(yong)(yong)型、超(chao)耐低溫型、超(chao)耐高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐油(you)型、醫用(yong)(yong)(yong)型等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠早期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠產(chan)品問世。1948年(nian),采用高比(bi)表面積的(de)(de)(de)(de)氣(qi)相法白(bai)炭黑(hei)補強的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠研制成(cheng)功(gong),使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)性能(neng)躍升(sheng)到實(shi)用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠生產(chan)技術的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)工業(ye)化研究始(shi)于1957年(nian),多家研究所和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠生產(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中高溫膠100千噸(dun)。
高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠是指聚硅氧烷變成(cheng)(cheng)彈性體的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量(liang)的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷為(wei)生膠,混(hun)入補強(qiang)填料(liao)(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體。硅橡膠的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各種類型的(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本(ben)或改善膠料(liao)(liao)性能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)膠各種特殊的(de)(de)性能,也(ye)加(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)(de)各種添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各種有機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工(gong)成型(xing)方法如圖所(suo)示。一次(ci)硫化的目的是進行高(gao)分(fen)子鏈的交聯(lian)反應;二次(ci)硫化的目的是進行補充交聯(lian)、驅(qu)除硫化劑(ji)分(fen)解產物(wu)(wu)和其他揮發性化合物(wu)(wu)以(yi)穩定硫化膠的各項性能。常用的設(she)備(bei)有(you)開放式煉膠機、捏合機及真(zhen)空密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)(du)僅(jin)是(shi)天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這(zhe)對(dui)航(hang)(hang)空(kong)、宇航(hang)(hang)工(gong)業的(de)(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等十分穩(wen)定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)優(you)(you)良的(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優(you)(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于(yu)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝(ning)血作用(yong)(yong),對(dui)肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合(he)作為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅(gui)橡膠的(de)用(yong)量
據中國(guo)(guo)汽車(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽車(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)用量(liang)約達2.0萬t。根(gen)據觀研天下的(de)新(xin)研究,增(zeng)加有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)材料在汽車(che)(che)(che)零部件(jian)方(fang)面的(de)用量(liang),可以(yi)大(da)幅度提(ti)高(gao)汽車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽車(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)用量(liang)水平(ping)的(de)提(ti)高(gao)都將推動汽車(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠需求的(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自主品(pin)牌的(de)汽車(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽車(che)(che)(che)零部件(jian)實現自主化(hua),《2012年(nian)度黨政機(ji)(ji)關(guan)公(gong)務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自主品(pin)牌擴(kuo)大(da)在政府采購的(de)市(shi)場份額,為(wei)改變目前國(guo)(guo)內政府采購以(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主的(de)局面提(ti)供了保障。促(cu)進自主品(pin)牌發(fa)展,國(guo)(guo)產汽車(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮(rong)將為(wei)汽車(che)(che)(che)膠的(de)應用提(ti)供有(you)力(li)保障。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠在汽車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同時(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)(shu)方面取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)(shu)在(zai)2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目(mu)前(qian)我國(guo)已發(fa)展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)第1大國(guo),這(zhe)2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始低于石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空(kong)間(jian),同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費。