
硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子交替(ti)構(gou)成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常(chang)連(lian)有兩個(ge)有機基(ji)(ji)團的(de)橡膠(jiao)。普(pu)通的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)主(zhu)要由(you)含甲(jia)基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)的(de)引入可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引入則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也很突(tu)(tu)出(chu),在(zai)(zai)180℃下可長(chang)(chang)期(qi)工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數周(zhou)或(huo)更長(chang)(chang)時(shi)間仍(reng)有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透過率(lv)在(zai)(zai)合成聚(ju)合物中是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)還具(ju)有生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血(xue)的(de)突(tu)(tu)出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫用領域(yu)應(ying)用廣泛。
主要品(pin)種(zhong)
硅橡膠分類的方法很多,通(tong)常按固化
前的(de)形態分(fen)為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體的(de)不(bu)同,可分(fen)為甲基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯(ben)基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用(yong)(yong)途的(de)不(bu)同又(you)可分(fen)為通用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升(sheng)到實用(yong)階段,奠定(ding)了(le)現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)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(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研究始于1957年(nian),多家研究所和企業(ye)陸續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)(liu)化硅(gui)橡膠是指聚硅(gui)氧烷變(bian)成彈性(xing)體的(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化成型的(de)。它主要(yao)以高(gao)分子量(liang)的(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生膠,混入補(bu)強填料、硫(liu)(liu)化劑(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)化成彈性(xing)體。硅(gui)橡膠的(de)補(bu)強主要(yao)是各(ge)種類(lei)型的(de)白炭(tan)黑(hei),可(ke)使硫(liu)(liu)化膠的(de)強度(du)增加數十倍。有(you)時為了降低成本或(huo)改善(shan)膠料性(xing)能及(ji)賦予(yu)硫(liu)(liu)化膠各(ge)種特殊的(de)性(xing)能,也加入相應的(de)各(ge)種添加劑(ji)。硫(liu)(liu)化劑(ji)是各(ge)種有(you)機過氧化物或(huo)加成反應催化劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一(yi)次硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行(xing)(xing)高分子鏈的(de)(de)(de)交聯反(fan)應(ying);二次硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行(xing)(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化劑分解產物(wu)和其他揮發性化合物(wu)以穩定硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)各項性能(neng)。常用(yong)的(de)(de)(de)設備有開(kai)放式(shi)煉膠(jiao)(jiao)機、捏合機及真空(kong)密(mi)煉機。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)(de)特征是(shi)(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)(du)僅是(shi)(shi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬(ying)度(du)(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)(xian)變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表(biao)明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對航空、宇航工(gong)業的(de)(de)意義重大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及(ji)紫外線等十分(fen)穩定(ding),在(zai)不(bu)(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)透(tou)(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)不(bu)(bu)粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝(ning)血作用,對肌體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同比分(fen)別增長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡膠的(de)用(yong)量約(yue)達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增加(jia)有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)量,可以大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量和(he)(he)單(dan)車(che)(che)用(yong)量水平(ping)的(de)提(ti)高(gao)都將推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡膠需求(qiu)的(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機(ji)關公務(wu)用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(lu)(征(zheng)求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)擴(kuo)大在政府采(cai)購的(de)市(shi)場份額(e),為(wei)改(gai)變目前國(guo)(guo)內政府采(cai)購以合資(zi)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)產(chan)(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局(ju)面提(ti)供(gong)(gong)了保障(zhang)。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)應用(yong)提(ti)供(gong)(gong)有力保障(zhang)。預測(ce)未來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)非(fei)石油(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非(fei)石油(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同時我國在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術方面取得(de)突破,有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被幾(ji)家跨國公(gong)司壟斷(duan),但(dan)目前我國已發展(zhan)成為(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)第(di)1大國,這2個(ge)方面原因(yin)使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起開(kai)始低于石油(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大宗石油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大規模替代石油(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)。這將極(ji)大拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)市場(chang)空(kong)間(jian),同時將帶(dai)動(dong)硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)消費。