
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)和氧原子交(jiao)替構成,硅(gui)原子上通(tong)常(chang)連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)(wen)(wen)及耐油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)工作(zuo)。引入(ru)(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)也很(hen)突出,在180℃下可長期工作(zuo),稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬時可耐300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧氣透過(guo)率在合(he)成聚合(he)物中(zhong)是(shi)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)突出特(te)性(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要(yao)品種
硅橡膠分類(lei)的方法很多,通常按固(gu)化
前(qian)的形(xing)態(tai)分為固體硅(gui)橡膠(jiao)和(he)液(ye)體硅(gui)橡膠(jiao);按硫(liu)(liu)化溫(wen)度分為室(shi)溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡膠(jiao);按所用(yong)單體的不同,可分為甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)等;按性(xing)能和(he)用(yong)途的不同又可分為通用(yong)型(xing)、超(chao)(chao)耐低溫(wen)型(xing)、超(chao)(chao)耐高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強(qiang)力(li)型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美國以三氯化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用高比表(biao)面積(ji)的(de)(de)氣(qi)相法白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到實用階(jie)段,奠定(ding)了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術(shu)的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國家有(you)美國。俄羅斯、德國、日本、韓(han)國和(he)中(zhong)國等(deng)。中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化研究始于(yu)1957年(nian)(nian),多(duo)家研究所和(he)企業陸(lu)續開(kai)發出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是指聚(ju)硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)(de)。它(ta)主要以高分子(zi)量的(de)(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)氧烷為生膠(jiao),混(hun)入(ru)補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加熱加壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)補強主要是各(ge)種類型的(de)(de)(de)(de)白(bai)炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度增加數十倍。有時為了(le)降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及(ji)賦(fu)予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也加入(ru)相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)各(ge)種添(tian)加劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)是各(ge)種有機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加(jia)工成(cheng)型方法(fa)如圖所(suo)示(shi)。一次(ci)硫化的(de)目(mu)的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)硫化的(de)目(mu)的(de)是進行(xing)補充交(jiao)聯、驅除(chu)硫化劑分解(jie)產(chan)物(wu)和(he)其他揮(hui)發性化合物(wu)以穩(wen)定硫化膠(jiao)的(de)各項性能(neng)。常用的(de)設備有開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真(zhen)空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高溫性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高溫穩(wen)(wen)定性,雖然常溫下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但(dan)在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性、回彈性和(he)表面硬度,且力學性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變(bian)化。(2)低(di)溫性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表明其低(di)溫性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候性硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫(zi)外線等十分穩(wen)(wen)定,在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐候性。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐電暈(yun)性和(he)耐電弧性也非常好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫下(xia)(xia),其物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試劑性。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)透(tou)過性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳(tan)等氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)(ti)(ti)組(zu)(zu)織不粘連,具(ju)有抗凝血作用(yong)(yong),對肌(ji)體(ti)(ti)(ti)組(zu)(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性非常少。特(te)別適合(he)(he)作為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業協(xie)會(hui)統(tong)計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同(tong)比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增加(jia)有機硅材(cai)料(liao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可以大幅度(du)提高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)提高(gao)都將推(tui)動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)(zi)(zi)主化,《2012年度(du)黨(dang)政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府(fu)采購的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為(wei)改變目前(qian)國(guo)(guo)內政(zheng)府(fu)采購以合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)局面提供了保障。促進自(zi)(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提供有力保障。預測(ce)未來3年,我國(guo)(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業將以年均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產技術方面取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產技術在2005年前被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但目前我國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球(qiu)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替(ti)代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。