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硅橡胶用途有哪些?硅橡胶工业使用方法

发布日期:2019-03-06


硅橡胶资讯文章:硅橡胶(SiliconeRubber)是一种兼具无机和有机性质的高分子弹性材料,其分子主链由硅原子和氧原子交替组成(—Si—O—Si—),侧链是与硅原子相连接的碳氢或取代碳氢有机基团,这种基团可以是甲基、不饱和乙烯基(摩尔分数一般不超过01005)或其它有机基团,这种低不饱和度的分子结构使硅橡胶具有优良的耐热老化性和耐候老化性,耐紫外线和臭氧侵蚀。


硅橡胶的分类

硅橡胶的生产厂家一般拥有数十个乃至上百个品种牌号,多是按照商品特性和用途编号,也有按照硫化方式和化学结构进行分类的。按照硫化温度,硅橡胶可分为高温硫化硅橡胶和室温硫化硅橡胶。从包装形式上则可以分为单组分、双组分室温硫化硅橡胶。按照聚合度,硅橡胶还可以分为混炼型硅橡胶和液体硅橡胶。

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。

室温硫化硅橡胶

室温硫化硅橡胶与高温硫化硅橡胶的差别主要在于它是以分子量较小的聚硅氧烷为基础胶,在交联剂和催化剂的作用下与室温或稍许加热即可硫化成弹性体。室温硫化硅橡胶由基础胶、交联剂、催化剂、填料等组成。从包装形式上可分为单组份和双组分两种。

加成型液体硅橡胶

加成型液体硅橡胶主要是以含端乙烯基的聚二甲基硅氧烷为基础胶,以含二甲基链节和甲基氢链节的聚甲基硅氧烷为交联剂,以铂络合物为交联催化剂制成的胶料。胶料在催化剂的作用下,与室温或加热情况下进行加成反应,可得到网状结构的硅橡胶。


硅橡胶的用途领域

硅橡胶具有独特的综合性能,尤其是硅橡胶的生物相容性更是一种关键的特性,它已成功地用于其它橡胶用之无效的场合,解决了许多技术问题,满足了现代工业和日常生活的各种需要。与其它橡胶一样,硅橡胶可加工成各种型材、胶管、胶条、胶辊、胶布等制品;室温硫化型硅橡胶可就地大面积施工,使用方便。

汽车工业

硅橡胶在汽车工业中的应用增长速度很快,硅橡胶(特别是具有各种特性的硅橡胶)可耐燃油、润滑油的侵蚀,提高汽车各部件的使用性能,降低维修费用。可用于汽车点火线、火花塞保护罩、加热及散热器用软管、消声器衬里、蓄电池接头以及用氟硅橡胶制的加油泵等。随着车辆电子电气化的发展,室温硫化硅橡胶广泛用于电子零件、电气装配件的灌封料、风挡玻璃、车体四周密封及反射镜等处的粘接密封剂。

电子、电气工业

电子、电气工业是硅橡胶作为绝缘材料使用最早,需求量较大的一个领域。硅橡胶主要用于电视机阳极罩、高压保护罩、高压引出线、冰箱除霜器电线、功率或讯号传递用电线和电缆等。

用硅橡胶制造的绝缘子将替代陶瓷制品广泛用于输电线路,特别是超高压线路。导电硅橡胶用于电子计算机、电话等仪器的电接点件及液晶显示触点件。阻燃和耐辐射硅橡胶制造的电线、电缆广泛用于原子能发电站。硅橡胶加热片、加热带用于控制多种精密仪表和输油管道的工作温度,在医疗上作理疗热敷器用的加热毯。室温硫化型硅橡胶可作为防水、防潮和防震用灌封材料。
硅橡胶因具有耐热洗涤液性能,目前已广泛用于洗碗机和洗衣机的泵用密封上。硅橡胶非常适于用作咖啡锅、电气油炸锅和蒸汽熨斗等用具上的垫圈。立体声耳机耳部和头部的衬垫改用硅橡胶,能排除外界杂音,且柔软舒适。

宇航工业

硅橡胶是宇航工业中不可缺少的高性能材料,它能承受太空的超冷和返回大气层的灼热,延长飞机零件寿命,降低检修保养费用,减少意外事故。主要用于飞机机体孔穴密封件、电接头、密封开关、防尘和防水罩、垫圈垫片、喷气式引擎和液压装置的“O”型密封环、氧气面罩、调控膜片、热空气导管和雷达无线减震器等。耐烧灼硅橡胶适用于作火箭燃油阀门、动力源电缆和火箭发射井盖涂层,以免受火箭喷射流的烧灼。室温硫化硅橡胶可作为机体气密性密封、窗框密封和防震、防潮灌封材料。

建筑工业

硅橡胶具有良好的耐候性和施工性,作为粘接密封剂在建筑工业中得到了广泛应用,超过了其它类型的密封剂。近年来,又开发了低模量高伸长型双组分密封剂,它用于接缝移动大的混凝土预制件和幕墙等大型构件。室温硫化硅橡胶还用于石棉水泥板连接处的密封、浴室砖缝和盥洗用具的密封。随着今后橡胶价格的下降,将进一步扩大应用范围,如在公路接缝的应用中替代沥青和氯丁橡胶。高温硫化型硅橡胶海绵条用作建筑物的门窗密封嵌条。

医疗领域

硅橡胶具有良好的生物相容性,对机体反应小,性能稳定,血凝性低,能承受高温高压多次蒸煮,而且能加工成各种形状的制品,如薄膜、海绵、气囊,是目前医学上应用最广的一种材料。

其它领域

除了上述各种应用外,硅橡胶在纺织、印刷、机械、塑料、化学、造纸及食品和化妆等领域的应用也明显增加。典型的产品是用硅橡胶制成的辊筒,用作织物、塑料的热定型、压纹、压延和复印机的定影。硅橡胶薄膜制成的气调窗已用于贮存果品蔬菜。此外,硅橡胶在纺织高温设备以及在碱、次氯酸钠和双氧水浓度较高的设备上作密封材料也取得良好的效果。


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。


硅橡胶发展

硅橡胶产业取得了令人瞩目的成绩。随着消费量的跨越式增长,硅橡胶产业已经开始由高性能特种橡胶转变为大众合成橡胶,成为用量最大的橡胶品种之一。据悉,从橡胶消费的胶种情况看,天然橡胶占41.8%,丁苯橡胶和顺丁橡胶合计占28.4%,而硅橡胶通常仅用于建筑密封胶、导电按键等少数非轮胎领域,仅占橡胶消费总量的6.4%。因此,随着硅橡胶在部分非轮胎的细分领域取代其它胶种,其消费量必将成倍增长,市场空间会进一步打开。对此,业内人士也认同以上观点。据预计,到2015年,硅橡胶将占国内橡胶消费总量的10%~15%,即硅橡胶消费量有望达到100万~150万吨,而到2020年,硅橡胶占橡胶消费总量的比例有望达到20%~33%,即硅橡胶消费量有望达到300万~500万吨。

换而言之,硅橡胶产业的发展潜力和远期发展都非常诱人,其高速发展也必将对上下游产业产生极为深远的影响。事实上,硅橡胶产业的上下游产业联动效应已开始逐步显现。有专家指出,硅橡胶产业发展的最大亮点是可以大幅提高橡胶的国内自给率。据统计,如果到2020年硅橡胶占我国橡胶消费量的比例由6.5%提高到33%,那么我国橡胶的整体国内自给率可由大约50%提高到80%以上,从而大大缓解橡胶供应紧张状况,降低橡胶加工行业的生产成本。由此可见,硅橡胶产业的发展不仅仅是单个产业的单一发展,而是牵涉到多个行业的共同发展,对于增强橡胶加工行业的盈利能力和提高橡胶制品的质量水平都具有深远的意义。


硅橡胶品种

二甲基硅橡胶

二甲基硅橡胶简称甲基硅橡胶,制备高分子量的线型二甲基聚硅氧烷橡胶,必须要有高纯度的原料,为保证原料的纯度,工业上通常是先将经过精镏提纯,含量为99.5%以上的二甲基二氯硅烷在乙醇—水介质中,在硅橡胶酸催化下进行水解缩合,并分离出双官能度的硅氧烷四聚体即八甲基环四硅氧烷,然后再使四环体在催化剂作用下,形成高分子线型二甲基聚硅氧烷。

甲基乙烯基硅橡胶

甲基乙烯基硅橡胶简称乙烯基硅橡胶。此种橡胶由于含有少量的乙烯基侧链,故比甲基硅橡胶容易硫化,使之有更多种类的过氧化物可供硫化使用,并可大大减少过氧化物的用量。采用含少量乙烯基的硅橡胶与二甲基硅橡胶相较,可使抗压缩永久变形性能获得显著的改进,低的压缩变形反映了它作为密封件在高温下具有较佳的支撑性,这乃是O型圈和垫圈等所必须具备的要求之一。甲基乙烯基硅橡胶工艺性能较好,操作方便,可制成厚制品且压出、压延半成品表面光滑,是较常用的一种硅橡胶。

甲基苯基乙烯基硅橡胶

甲基苯基乙烯基硅橡胶简称苯基硅橡胶。此种橡胶是在乙烯基硅橡胶的分子链中,引入二苯基硅氧链节或甲基苯基硅氧链节而得。根据硅橡胶中苯基含量(苯基:硅原子)的不同,可将其分为低苯基、中苯基及高苯基硅橡胶。当橡胶发生结晶或接近于玻璃化转变点或者这两种情况重叠,均会导致橡胶呈现僵硬状态。引入适量的大体积的基团使聚合物链的规整性受到破坏,则可降低聚合物的结晶温度,同时由于大体积基团的引入改变了聚合物分子间的作用力,故也可以改变玻璃化温度。

腈硅橡胶

氟硅橡胶是侧链引入氟代烷基的一类硅橡胶。常用的氟硅橡胶为含有甲基、三氟丙基和乙烯基的氟硅橡胶。

氟硅胶具有良好的耐热性及优良的耐油、耐溶剂性能,如对脂肪烃、芳香烃、氯代烃、石油基的各种燃料油、润滑油、液压油以及某些合成油在常温和高温下的稳定性均较好,这些是单纯的硅橡胶所不及的。氟硅橡胶具有较好的低温性能,对于单纯的氟橡胶而言,是一种很大的改进。含三氟丙基的氟硅橡胶保持弹性的温度范围一般为-50℃~+200℃,耐高低温性能较乙烯基硅橡胶差,且在加热到300℃以上时将会产生有毒气体。

苯撑和苯醚撑硅橡胶

苯撑硅橡胶是在聚硅氧烷主链上引入苯撑基的一类硅橡胶。

由于苯撑基的引入,因而使硅橡胶的耐辐射性能大大提高,同时因芳环的存在使分子链的刚性增大,柔顺性降低,玻璃化温度提高,耐寒性能下降,而抗张强度则有所增高。苯撑硅橡胶具有优良的耐高温、抗辐射性能,耐高温可达250~300℃,且有良好的介电性能和防潮防霉耐水蒸气等特性。在苯撑硅橡胶的生胶组成中,当苯撑含量为60%、苯基含量30%、甲基含量10%(乙烯基含量0.6%)时是适宜的,在这种情况下,硫化胶具有良好的综合性能。


苯醚撑硅橡胶是分子主链引入苯醚撑和苯撑基团的聚硅氧烷。

苯醚撑硅橡胶具有良好的力学性能,一般抗张强度可达150~180公斤/平方厘米(即14.7~17.7Mpa远高于乙烯基硅橡胶强度,同时具有优良的耐辐射性能并优于苯撑硅橡胶。它可耐长时间250℃热空气老化,老化后仍具有较高的强度。


硅橡胶的再生

硅橡胶具有很多优异的性能,但价格较高,因此废胶的再生利用,对节约原材料、降低生产成本具有经济意义。

硅橡胶再生工艺过程包括精选、切块、裂解、精制和配料。即首先将废胶进行清洗,去除垃圾和杂质,然后进行挑选和分类,切成小块,送往裂解。裂解的方法很多,有机械轧炼裂解、直接蒸汽热裂解、干热裂解和化学裂解等。其中以前两种较为常用和简便。

硅橡胶

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