
硅橡膠是(shi)(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上通(tong)常連有(you)兩個(ge)有(you)機基團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基和少量乙烯基的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節(jie)組成。苯基的(de)引(yin)(yin)入可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐高、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙(bing)基及(ji)氰基的(de)引(yin)(yin)入則可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐溫及(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)(yin)入苯基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很(hen)突出(chu),在(zai)180℃下可長期工(gong)作,稍高于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受(shou)數(shu)周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可耐300℃以上的(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過(guo)率在(zai)合(he)成聚合(he)物中(zhong)是(shi)(shi)較高的(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域(yu)應(ying)用廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)橡膠分(fen)類的(de)方法很(hen)多,通(tong)常按固化
前的(de)(de)形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)橡膠(jiao)和液(ye)體硅(gui)橡膠(jiao);按(an)(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度分為(wei)室(shi)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體的(de)(de)不(bu)(bu)同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)等;按(an)(an)性能(neng)和用(yong)途的(de)(de)不(bu)(bu)同又可(ke)分為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高強(qiang)力(li)型(xing)(xing)(xing)、耐油(you)型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian),采用(yong)高比表(biao)面(mian)積的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補(bu)強的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)性能躍(yue)升到(dao)實(shi)用(yong)階段,奠定(ding)了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)業化研究始于1957年(nian),多家研究所和企業陸續開發(fa)出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體的(de)過程是(shi)(shi)經過高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)的(de)。它主要以高(gao)(gao)分子量(liang)的(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為生膠,混(hun)入補強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)化劑(ji)等(deng),在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)化成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)補強(qiang)(qiang)主要是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化膠的(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)數十(shi)倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本或(huo)改(gai)善膠料性(xing)(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化膠各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)(xing)(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)入相應(ying)的(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有機過氧化物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)反應(ying)催化劑(ji)。
加(jia)工成型方法(fa)如圖所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產(chan)物(wu)和其(qi)他揮發(fa)性化(hua)合物(wu)以(yi)穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)各(ge)項(xiang)性能。常用的(de)設備有開放(fang)式煉(lian)膠機、捏合機及真空密(mi)煉(lian)機。
主要(yao)性能(neng)
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半(ban),但(dan)(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持(chi)一定的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面(mian)硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業(ye)的(de)(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十(shi)分穩定,在(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優良(liang)的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)(dan)在(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于(yu)通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體組(zu)(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體組(zu)(zu)織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合(he)作為醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang)(liang),同比(bi)分別增(zeng)長(chang)(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方(fang)面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度(du)提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提高都(dou)將(jiang)(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意(yi)見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)府(fu)采購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變(bian)目前國內政(zheng)府(fu)采購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保障(zhang)。促(cu)進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提供有(you)力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)(chang)。
此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)油基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)(shi)油價格(ge)的(de)(de)(de)(de)大幅上(shang)漲,同時(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術方(fang)面取(qu)得(de)突破(po),有(you)機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)前被幾(ji)家跨國公司(si)壟斷,但目(mu)前我國已發展成為(wei)全球有(you)機硅(gui)單體(ti)第1大國,這2個(ge)方(fang)面原因(yin)使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起開始低于石(shi)(shi)油基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大宗石(shi)(shi)油基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),并開始大規模替代(dai)石(shi)(shi)油基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大拓展有(you)機硅(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶(dai)動硅(gui)油、硅(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機硅(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費。