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硅橡膠，改變我們的生活，改變世界
日期：2024-09-17 11:12
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摘要：
硅橡膠，改變我們的生活，改變世界 |
| 硅橡膠是有機(jī)硅產(chǎn)品中產(chǎn)量*大、應(yīng)用*為廣泛的一大類產(chǎn)品。硅橡膠硫化后具有優(yōu)異的耐高、低溫、耐候性、憎水、電氣絕緣性、生理惰性等特點(diǎn)，在國防**、醫(yī)療衛(wèi)生、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中獲得了廣泛應(yīng)用。本文對(duì)硅橡膠的主要特點(diǎn)和未來發(fā)展方向做了簡(jiǎn)介。 領(lǐng)秀硅谷名校教育 1．硅橡膠的特點(diǎn)和用途簡(jiǎn)介 硅橡膠高聚物分子是由Si-O（硅-氧）鍵連成的鏈狀結(jié)構(gòu)，其主要組成是高摩爾質(zhì)量的線型聚硅氧烷。由于Si-O-Si鍵是其構(gòu)成的基本鍵型，硅原子主要連接甲基，側(cè)鏈上引入極少量的不飽和基團(tuán)，分子間作用力小，分子呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，甲基朝外排列并可自由旋轉(zhuǎn)，使得硅橡膠比其他普通橡膠具有更好的耐熱性、電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性等。典型的硅橡膠即聚二甲醛硅氧烷，具有一種螺旋形分子構(gòu)型，其分子間力較小，因而具有良好的回彈性，同時(shí)指向螺旋外的甲醛基可以自由旋轉(zhuǎn)，因而使硅橡膠具有獨(dú)特的表面性能，如憎水性及表面防粘性。下表列出了硅橡膠的主要特點(diǎn)和用途。 耐熱性： 硅橡膠比普通橡膠具有好得多的耐熱性，可在150度下幾乎永遠(yuǎn)使用而無性能變化；可在200度下連續(xù)使用10，000小時(shí)；在350度下亦可使用一段時(shí)間?！V泛應(yīng)用于要求耐熱的場(chǎng)合：熱水瓶密封圈 壓力鍋圈耐熱手柄 耐寒性： 普通橡膠晚點(diǎn)為-20度~-30度，即硅橡膠則在-60度~-70度時(shí)仍具有較好的彈性，某些特殊配方的硅橡膠還可承受極低溫度?！〉蜏孛芊馊Α?br> 耐侯性： 普通橡膠在電暈放電產(chǎn)生的臭氧作用下迅速降解，而硅橡膠則不受臭氧影響。且長(zhǎng)時(shí)間在紫外線和其他氣候條件下，其物性也僅有微小變化。 戶外使用的密封材料 電性能： 硅橡膠具有很高的電阻率 且在很寬的溫度和頻率范圍內(nèi)其阻值保持穩(wěn)定。同時(shí)硅橡膠對(duì)高壓電暈放電和電弧放電具有很好的抵抗性?！「邏航^緣子 電視機(jī)高壓帽 電器零部件 其他 導(dǎo)電性： 當(dāng)加入導(dǎo)電填料（如碳黑）時(shí)，硅橡膠便具有 鍵盤導(dǎo)電接觸點(diǎn) 導(dǎo)熱性： 當(dāng)加入某些導(dǎo)熱填料時(shí)，硅橡膠便具有導(dǎo)熱性 散熱片 導(dǎo)熱密封墊 復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)導(dǎo)熱輥 輻射性： 含有苯基的硅橡膠的耐輻射大大提高 電絕緣電纜 核電廠用連接器等 阻燃性： 硅橡膠本身可燃，但添加少量抗燃劑時(shí)，它便具有阻燃性和自熄性；且因硅橡膠不含有機(jī)鹵化物，因而燃燒時(shí)不冒煙或放出毒氣?！「鞣N防火嚴(yán)格的場(chǎng)合 透氣性： 硅橡膠薄膜比普通橡膠及塑料打臘膜具有更好的透氣性。其另一特征就是對(duì)不同的透氣率具有很強(qiáng)的選擇性?！怏w交換膜醫(yī)用品 人造器官 2．硅橡膠的主要性能及應(yīng)用：硅橡膠按其硫化溫度，可分為高溫（加熱）硫化型及和室溫硫化型兩大類，高溫膠主要用于制造各種硅橡膠制品，而室溫膠則主要是作為粘接劑、灌封材料或模具使用。 （1）熱硫化硅橡膠（HTV） 熱硫化硅橡膠（HTV）是有機(jī)硅產(chǎn)品中*重要的一類，甲基乙烯基硅橡膠（VMQ）是HTV中*主要的品種，俗稱高溫膠。 甲基乙烯基硅橡膠（生膠）是無色、無臭、無毒、無機(jī)械雜質(zhì)的膠狀物，生膠按需要加入適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)劑、結(jié)構(gòu)控制劑、硫化劑等助劑一起混煉，然后升溫模壓成型或擠出成型，再經(jīng)二段硫化做成各種制品。其制品具有優(yōu)良的電絕緣性，抗電弧、電暈、電火花能力強(qiáng)，防水、防潮、抗沖擊力、抗震性好，具有生理惰性，透氣性等性能?！≈饕糜诤娇?、儀表、電子電器、航海、冶金、機(jī)械、汽車、醫(yī)療衛(wèi)生等部門，可做各種形狀的密封圈、墊片、管、電纜，也可做****、血管、透氣膜以及橡膠模具，精密鑄造的脫模劑等。 （2）室溫硫化硅橡膠（RTV） 室溫硫化硅橡膠一般包括縮合型和加成型兩大類?！〖映尚褪覝啬z是以具有乙烯基的線性聚硅氧烷為基礎(chǔ)膠，以含氫硅氧烷為交聯(lián)劑，在催化劑存在下于室溫至中溫下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而成為彈性體。它具有良好的耐熱性、憎水性、電絕緣性，同時(shí)由于活性端基的引入，使其具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能，尤其是在抗張強(qiáng)度、相對(duì)伸長(zhǎng)和撕裂強(qiáng)度上有了明顯的提高。它適用于多種硫化方法，如輻射硫化、過氧化物硫化及加成型硫化，廣泛用于耐熱、防潮、電絕緣、高強(qiáng)度硅橡膠制品等方面?！】s合型室溫硫化硅橡膠是以硅羥基與其他活性物質(zhì)之間的縮合反應(yīng)為特征，于室溫下即可交聯(lián)成為彈性體的硅橡膠，產(chǎn)品分為單組份包裝和雙組份包裝兩種形式。單組分室溫硫化硅橡膠（簡(jiǎn)稱RTV-1膠）是縮合型液體硅橡膠中主要產(chǎn)品之一。通常由基礎(chǔ)聚合物、交聯(lián)劑、催化劑、填料及添加劑等配制而成。產(chǎn)品包裝在密封軟管中，使用時(shí)擠出，接觸空氣后能自行硫化成彈性體，使用極為方便。硫化膠能在（–60～+200℃）溫度范圍長(zhǎng)期使用，具有優(yōu)良的電氣絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性，能耐水，耐臭氧，耐氣候老化，對(duì)多種金屬和非金屬材料有良好的粘接性。主要用作各種電子元器件及電氣設(shè)備的涂復(fù)，包封材料起絕緣，防潮，防震作用；作為半導(dǎo)體器件的表面保護(hù)材料；也可作為密封填隙料及彈性粘接劑等?！‰p組分室溫硫化硅橡膠（簡(jiǎn)稱RTV-2膠）使用上沒有RTV-1膠方便，但其組分比例富于變化，一個(gè)品種可以得到多種規(guī)格性能的硫化制品，而且還能深度硫化，因而被廣泛用于電子電器、汽車、機(jī)械、建筑、紡織、化工、輕工、印刷等行業(yè)作絕緣、封裝、嵌縫、密封、防潮、抗震及制作輥筒的材料。此外，由于RTV-2具有優(yōu)異的脫模性，因而作為軟模材料大量用于文物、工藝品、玩具、電子電器、機(jī)械零件等的復(fù)制與制造。 有機(jī)硅密封膠的典型應(yīng)用場(chǎng)合之一是玻璃幕墻。將玻璃與鋁合金框架用有機(jī)硅結(jié)構(gòu)膠粘接作為外墻材料，伸縮縫則用有機(jī)硅耐候膠做防水密封。其他方面的應(yīng)用還包括用于鋁合金門窗和塑鋼門窗的周邊密封，玻璃安裝及移動(dòng)槽的拼縫、鉚釘及固定螺絲的密封：廚房、浴室、洗手間的衛(wèi)生潔具及臺(tái)面、墻體、家具之間的防水密封；水族館、天棚、金屬頂蓋、櫥窗、柜臺(tái)、護(hù)墻板、彩鋼板的密封；用于高等級(jí)公路板塊間的防水嵌縫密封等?！TV除了建筑用密封膠以外，還包括用于航空航天、核電站、電子、機(jī)械、汽車等行業(yè)的密封材料，用于電子元器件灌封的有機(jī)硅灌封材料，用作軟模材料的有機(jī)硅模具膠等。這些品種的需求量相對(duì)較少，但在很多場(chǎng)合卻是不可少的。 3．我國硅橡膠工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 自1943年美國道康寧（DC）公司首先實(shí)現(xiàn)有機(jī)氯硅烷工業(yè)化生產(chǎn)以來，經(jīng)過50多年的發(fā)展，在當(dāng)今**有機(jī)硅市場(chǎng)上形成DC、GE、R-P、Wacker、信越公司五強(qiáng)的新局面。世界上大型有機(jī)硅專業(yè)公司有十多家，甲基氯硅烷的生產(chǎn)規(guī)模越來越大，各種硅油及二次加工品、硅橡膠、硅樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、硅烷表面活性劑等為各個(gè)工業(yè)部門廣泛應(yīng)用，有機(jī)硅產(chǎn)品品種規(guī)格多達(dá)5000余種，產(chǎn)量和銷售額與日俱增。近30年來，有機(jī)硅工業(yè)產(chǎn)品的增長(zhǎng)率保持在8％～15％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般國家國民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)率。目前有機(jī)硅在我國的應(yīng)用已很廣泛，數(shù)量和品種持續(xù)增長(zhǎng)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，我國已成為有機(jī)硅產(chǎn)品*具潛力的市場(chǎng)?！?br> （1）：熱硫化硅橡膠 由于各國各地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同，有機(jī)硅的高層結(jié)構(gòu)也不盡相同，如美國硅橡膠占有機(jī)硅市場(chǎng)的25～30％、歐洲約占40％、日本則超過50％，其中近一半為熱硫化硅橡膠，我國硅橡膠占的比例更大，約60％。在我國，熱硫化硅橡膠主要用于電子電氣工業(yè)、辦公自動(dòng)化裝備及汽車工業(yè)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)熱硫化硅橡膠的需求正以每年不低于20％的速度增長(zhǎng)?！崃蚧柘鹉z生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜，產(chǎn)品附加值高，在世界有機(jī)硅市場(chǎng)上，其銷售量份額約占10％，銷售額則高達(dá)30～40％。熱硫化硅橡膠的用途可大致分為擠出成型制品35％，模壓制品30％，電線電纜用30％，涂覆材料用5％，消費(fèi)量增長(zhǎng)率為4～6％。在發(fā)達(dá)國家，熱硫化硅橡膠生膠及混煉膠的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)技術(shù)已達(dá)到較高水平，早在60年代初期美國Dow Corning公司就有了千噸級(jí)連續(xù)聚合裝置。在我國*早從事熱硫化硅橡膠研究和和生產(chǎn)的單位主要有晨光化工研究院和吉化公司研究院等，**套生產(chǎn)裝置建于1960年，生產(chǎn)規(guī)模為5t/a。到現(xiàn)在，國內(nèi)已建成生膠生產(chǎn)裝置40多套，總生產(chǎn)能力近8萬噸。但國內(nèi)的硅橡膠生產(chǎn)廠家普遍存在生產(chǎn)效率低，配套技術(shù)不完善，生產(chǎn)**次混煉膠少等問題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國熱硫化硅橡膠生膠產(chǎn)量為4萬噸以上，而當(dāng)年我國混煉膠實(shí)際消費(fèi)量近10萬噸，高品質(zhì)的混煉膠大部分依賴進(jìn)口。目前我國硅橡膠混煉膠消費(fèi)量超過世界消費(fèi)量的10％，增長(zhǎng)*快的硅混煉膠應(yīng)用領(lǐng)域是制作導(dǎo)電按鍵（key pads）。生產(chǎn)廠集中在深圳、廈門、南通等地區(qū)，按鍵膠已成為熱硫化硅橡膠的*大用戶；硅橡膠絕緣子及避雷器是代替瓷、玻璃鋼絕緣子、避雷器的第三代產(chǎn)品，可在惡劣的氣候環(huán)境中使用，現(xiàn)在國外已將其大量用于輸變電系統(tǒng)中，我國在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)已開始采用，市場(chǎng)前景十分廣闊；用硅橡膠制作的汽車用密封膠在我國用量達(dá)數(shù)萬噸，其中熱硫化硅橡膠約3000噸，而且隨著汽車檔次的提高，硅橡膠的用量還會(huì)大幅度增加；此外，硅橡膠在電力電纜、核電站、船舶等的控制電纜，電子機(jī)器的內(nèi)部配線，電動(dòng)機(jī)、彩電等的引出線方面都有很好的應(yīng)用前景?！≡诿裼梅矫?，用熱硫化硅橡膠制造的哺乳瓶的奶嘴、熱水瓶塞子、高壓鍋墊圈以及食品自動(dòng)售貨機(jī)的軟管等已大量使用，一些生膠和混煉膠已出口到國外，如晨光化工研究院的奶嘴用混煉膠連續(xù)幾年出口到伊朗，標(biāo)志著我國硅橡膠產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入**市場(chǎng)。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，硅橡膠已獲得十分廣泛又重要的用途，如用于制造硅橡膠防噪音耳塞、硅橡膠胎頭吸引器、人造血管、鼓膜修補(bǔ)片、人造氣管、人造肺、人造骨、硅橡膠十二指腸管等，功效都十分理想?！?br> （2） 室溫硫化硅橡膠（RTV）的現(xiàn)狀 RTV主要作為粘接密封劑、灌封材料和模具。共中用量*大的種類是應(yīng)用于建筑及裝飾市場(chǎng)的密封劑產(chǎn)品（俗稱“玻璃膠”），主要用于如玻璃幕墻以及高層建筑等新型建筑形式的粘接密封要求。在發(fā)達(dá)國家，有機(jī)硅密封劑的用量近幾年大多保持了10％以上的年增長(zhǎng)速度。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國2000年有機(jī)硅密封膠的消耗量達(dá)5萬噸以上，并正以年均20%--30%的速度增長(zhǎng)。其中硅酮建筑密封膠國內(nèi)市場(chǎng)大部分被國外的道康寧公司、GE公司等占據(jù)。 近年來，隨著技術(shù)水平的提高和市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，硅酮密封膠生產(chǎn)迅猛發(fā)展，許多企業(yè)投資建廠或擴(kuò)大規(guī)模，已形成浙江、廣東兩大硅酮密封膠生產(chǎn)基地。隨著有機(jī)硅行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，國產(chǎn)硅酮結(jié)構(gòu)膠的質(zhì)量有了大幅度提高，再加上國產(chǎn)結(jié)構(gòu)膠的價(jià)格比進(jìn)口膠低得多，使得國產(chǎn)膠在性能價(jià)格比上占有**的優(yōu)勢(shì)。另一方面，國內(nèi)廠家供貨及時(shí)，并能為用戶提供快捷、周到的服務(wù)，國產(chǎn)品牌幾年來使用效果良好，贏得了越來越多的用戶，國產(chǎn)結(jié)構(gòu)膠的市場(chǎng)占有率已從幾年前的10%上升到了50%以上。 4．存在問題及發(fā)展建議 （1）熱硫化硅橡膠 世界上發(fā)達(dá)國家的硅橡膠的產(chǎn)量及消費(fèi)量都已達(dá)到了很高的水平，而且發(fā)展十分迅速。雖然我國近幾年來在HTV的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)能力方面有了很大的提高，并且已有一些硅橡膠的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)入了**市場(chǎng)。但**地講，我國的硅橡膠工業(yè)與****水平相比，仍有不小的差距。因此，開發(fā)和建立較大的具有經(jīng)濟(jì)規(guī)模的熱硫化硅橡膠生膠及混煉膠裝置，開發(fā)混煉膠系列品種特別是高品質(zhì)品種，對(duì)于改變我國混煉膠在產(chǎn)量和品種上都要依賴國外的現(xiàn)狀，促進(jìn)我國有機(jī)硅及其相關(guān)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步有著十分重要的意義?！?br> （2）室溫硫化硅橡膠，以單組份密封膠為例，由于無序的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，大多數(shù)生產(chǎn)廠家為了降低成本，采用價(jià)格較低的回收料作為主要原料，所采用的交聯(lián)劑也大多為一些小廠的產(chǎn)品，質(zhì)量不穩(wěn)定，從而造成*終產(chǎn)品的整體質(zhì)量下降，性能受到影響。高性能的密封膠主要還是使用的進(jìn)口和進(jìn)口分裝產(chǎn)品，如幕墻用的結(jié)構(gòu)膠以及耐候膠等。這些都是今后應(yīng)該注意解決的問題。 高性能建筑密封膠和加成型硅橡膠是研發(fā)熱點(diǎn)。建筑密封膠著重是提高表干時(shí)間和硫化時(shí)間，及與基材的粘接性，尤其是與澆筑混凝土的粘接性。同時(shí)應(yīng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，克服間歇式配膠工藝存在的生產(chǎn)穩(wěn)定性較差，損耗較大，功效不高等缺點(diǎn)。加成型硅橡膠主要是提高其柔軟性和透明度，還有就是開發(fā)單組分加成型硅橡膠?！∮糜谄渌胤N用途的硅橡膠，如阻燃硅橡膠灌封料、高阻尼硅橡膠、高耐蝕高抗撕硅橡膠、抗電磁干擾硅橡膠、耐高溫（350℃以上）硅橡膠等，成都森發(fā)橡塑有限公司提供www,seafar.cn雖然總的需求量不是很大，但對(duì)我國的國防建設(shè)和**科技以及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有著不可替代的作用，這些也需要我們下大力氣去開發(fā)研究。 |
