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硅橡胶

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   硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成,硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。普通的硅橡胶主要由含甲基和少量乙烯基的硅氧链节组成。苯基的引入可提高硅橡胶的耐高、低温性能,三氟丙基及氰基的引入则可提高硅橡胶的耐温及耐油性能。硅橡胶耐低温性能良好,一般在-55℃下仍能工作。引入苯基后,可达-73℃。硅橡胶的耐热性能也很突出,在180℃下可长期工作,稍高于200℃也能承受数周或更长时间仍有弹性,瞬时可耐300℃以上的高温。硅橡胶的透气性好,氧气透过率在合成聚合物中是最高的。此外,硅橡胶还具有生理惰性、不会导致凝血的突出特性,因此在医用领域应用广泛。

    主要品种

    硅橡胶分类的方法很多,通常按固化

    前的形态分为固体硅橡胶和液体硅橡胶;按硫化温度分为室温硫化硅橡胶,高温硫化硅橡胶;按所用单体的不同,可分为甲基乙烯基硅橡胶,甲基苯基乙烯基硅橡胶、氟硅,腈硅橡胶等;按性能和用途的不同又可分为通用型、超耐低温型、超耐高温型、高强力型、耐油型、医用型等等。

    发展史

    硅橡胶最高是由美国以三氯化铁为催化剂合成的。1945年,硅橡胶产品问世。1948年,采用高比表面积的气相法白炭黑补强的硅橡胶研制成功,使硅橡胶的性能跃升到实用阶段,奠定了现代硅橡胶生产技术的基础。从二甲基二氯硅烷合成开始生产硅橡胶的国家有美国。俄罗斯、德国、日本、韩国和中国等。中国硅橡胶的工业化研究始于1957年,多家研究所和企业陆续开发出各种硅橡胶。到2003年底,中国硅橡胶生产能力为135千吨,其中高温胶100千吨。

    高温硫化硅橡胶

    高温硫化硅橡胶是指聚硅氧烷变成弹性体的过程是经过高温(110-170℃)硫化成型的。它主要以高分子量的聚甲基乙烯基硅氧烷为生胶,混入补强填料、硫化剂等,在加热加压下硫化成弹性体。硅橡胶的补强主要是各种类型的白炭黑,可使硫化胶的强度增加数十倍。有时为了降低成本或改善胶料性能及赋予硫化胶各种特殊的性能,也加入相应的各种添加剂。硫化剂是各种有机过氧化物或加成反应催化剂。

    加工成型方法如图所示。一次硫化的目的是进行高分子链的交联反应;二次硫化的目的是进行补充交联、驱除硫化剂分解产物和其他挥发性化合物以稳定硫化胶的各项性能。常用的设备有开放式炼胶机、捏合机及真空密炼机。

硅橡胶

    主要性能

   (1)高温性能。硅橡胶显著的特征是高温稳定性,虽然常温下硅橡胶的强度仅是天然橡胶或某些合成橡胶的一半,但在200℃以上的高温环境下,硅橡胶仍能保持一定的柔韧性、回弹性和表面硬度,且力学性能无明显变化。(2)低温性能硅橡胶的玻璃化温度一般为-70~-50℃,特殊配方可达-100℃,表明其低温性能优异。这对航空、宇航工业的意义重大。(3)耐候性硅橡胶中Si-O-Si键对氧、臭氧及紫外线等十分稳定,在不加任何添加剂的情况下,就具有优良的耐候性。(4)电气性能。硅橡胶具有优异的绝缘性能,耐电晕性和耐电弧性也非常好。(5)物理机械性能。硅橡胶常温下的物理机械性能比通用橡胶差,但在150℃的高温和-50℃的低温下,其物理机械性能优于通用橡胶。(6)耐油及化学试剂性。普通硅橡胶具有中等的耐油、耐溶剂性能。(7)气体透过性能。室温下硅橡胶对空气、氮、氧、二氧化碳等气体的透气性比天然橡胶高出30-50倍。(8)生理惰性。硅橡胶无毒,无味,无嗅,与人体组织不粘连,具有抗凝血作用,对肌体组织的反应性非常少。特别适合作为医用材料。


    硅橡胶的用量

    据中国汽车工业协会统计,2012年,汽车产销分别达到1927.18万辆和1930.64万辆,同比分别增长4.63%和4.33%,汽车工业硅橡胶的用量约达2.0万t。根据观研天下的最新研究,增加有机硅材料在汽车零部件方面的用量,可以大幅度提高汽车的安全性能,因此,汽车产量和单车用量水平的提高都将推动汽车工业对硅橡胶需求的增加。国家鼓励自主品牌的汽车发展,关键汽车零部件实现自主化,《2012年度党政机关公务用车选用车型目录(征求意见稿)》为自主品牌扩大在政府采购的市场份额,为改变目前国内政府采购以合资品牌产品为主的局面提供了保障。促进自主品牌发展,国产汽车业的繁荣将为汽车胶的应用提供有力保障。预测未来3年,我国室温硫化硅橡胶在汽车行业将以年均20%增长。

    此外,硅橡胶是最重要的非石油基合成橡胶,约占非石油基合成橡胶消费量的98%。但因为石油价格的大幅上涨,同时我国在硅橡胶的关键原料有机硅单体的生产技术方面取得突破,有机硅单体的生产技术在2005年前被几家跨国公司垄断,但目前我国已发展成为全球有机硅单体第1大国,这2个方面原因使硅橡胶的价格从2011年起开始低于石油基合成橡胶,仅约为大宗石油基橡胶的80%~90%,成为最廉价的合成橡胶,并开始大规模替代石油基合成橡胶。这将极大拓展有机硅产业的市场空间,同时将带动硅油、硅烷偶联剂和硅树脂等其他有机硅产品的消费。


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