
硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅和氧(yang)(yang)(yang)原子交替(ti)構成,硅原子上通常連有(you)(you)兩(liang)個(ge)有(you)(you)機基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基和少量(liang)乙烯(xi)基的(de)(de)(de)(de)硅氧(yang)(yang)(yang)鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性能(neng),三氟(fu)丙基及(ji)氰基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性能(neng)良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)工作(zuo)。引(yin)入苯基后,可(ke)(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性能(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長(chang)期(qi)工作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更(geng)長(chang)時間仍有(you)(you)彈性,瞬時可(ke)(ke)耐300℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性好,氧(yang)(yang)(yang)氣透過率(lv)在(zai)合成聚(ju)合物中是較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)(you)生理(li)惰(duo)性、不(bu)會導(dao)致凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)突(tu)出特性,因此在(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類的方法很多,通(tong)常按固化
前的(de)形態分(fen)為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫度分(fen)為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所(suo)用單體的(de)不(bu)同(tong)(tong),可(ke)(ke)分(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性能(neng)和用途(tu)的(de)不(bu)同(tong)(tong)又可(ke)(ke)分(fen)為(wei)通用型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑(ji)合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用高比表面(mian)積(ji)的(de)氣相法(fa)白炭黑(hei)補強(qiang)的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍升到實用階(jie)段,奠定了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技(ji)術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業化研(yan)究始(shi)于(yu)1957年(nian)(nian),多家(jia)研(yan)究所和企業陸續開(kai)發出各(ge)種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力為135千(qian)噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化硅(gui)橡膠
高溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)(de)過程(cheng)是經過高溫(110-170℃)硫化成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要以高分(fen)子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙(yi)烯基硅(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao),混(hun)入補強填料(liao)、硫化劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫化成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強主要是各(ge)(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫化膠(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍(bei)。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性能(neng)及賦予硫化膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性能(neng),也(ye)加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫化劑是各(ge)(ge)種(zhong)有機過氧化物或加(jia)成(cheng)反應催化劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進(jin)行(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進(jin)行(xing)補充交聯(lian)、驅(qu)除(chu)硫(liu)化劑分(fen)解產物和其他揮(hui)發性(xing)化合物以穩(wen)定硫(liu)化膠的(de)(de)(de)各項性(xing)能(neng)。常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)設備有開(kai)放式煉(lian)膠機、捏合機及(ji)真空(kong)密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特征(zheng)是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度僅(jin)是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一定的(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面(mian)硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線(xian)等十(shi)分穩(wen)定,在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)情況下(xia)(xia)(xia),就(jiu)具有優(you)(you)良的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異(yi)的(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體組織不粘連,具有抗(kang)凝血作用(yong),對(dui)肌(ji)體組織的(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用(yong)量
據(ju)中國汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別達(da)到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用量約達(da)2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加有(you)機硅材(cai)料在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用量,可以大幅度提高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用量水平的(de)(de)(de)(de)提高都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政機關(guan)公(gong)務用車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政府(fu)采購的(de)(de)(de)(de)市場(chang)份(fen)額,為改變(bian)目(mu)前國內政府(fu)采購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供了保障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用提供有(you)力保障(zhang)。預測(ce)未來3年(nian)(nian),我國室溫硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大幅上漲,同時我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術方(fang)面取得突(tu)破,有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術在(zai)2005年前被幾家(jia)跨國(guo)公(gong)司壟斷(duan),但目前我國(guo)已發展成(cheng)為(wei)(wei)全球有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大國(guo),這(zhe)2個(ge)方(fang)面原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從(cong)2011年起(qi)開(kai)始低于石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大規模替代石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓展有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間(jian),同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。