硅橡膠及硅橡膠的生產(chǎn)

1、硅橡膠及硅橡膠的生產(chǎn)摘要當(dāng)今社會，科技迅猛發(fā)展，一大批新型的材料由實(shí)驗(yàn)室走入了工廠，最終用于社會的方方面面，其中有代表性的有納米材料、超導(dǎo)材料、硅橡膠材 料等，本次介紹的就是其中之一一一硅橡膠材料。關(guān)鍵詞：硅橡膠 工藝 醫(yī)療硅橡膠的背景資料在眾多的合成橡膠中，硅橡膠是在其中的佼佼者。它具有無味無毒，不怕高 溫和抵御嚴(yán)寒的特點(diǎn)，在三百攝氏度和零下九十?dāng)z氏度時“泰然自若”、“面不改 色”，仍不失原有的強(qiáng)度和彈性。硅橡膠還有良好的電絕緣性、耐氧抗老化性、耐 光抗老化性以及防霉性、化學(xué)穩(wěn)定性等。由于具有了這些優(yōu)異的性能，使得硅橡膠 在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中廣泛發(fā)揮了重要作用。近年來，由醫(yī)院、科研單位和工廠共同協(xié)作

2、， 試制成功了多種硅橡膠醫(yī)療用品。硅橡膠具有優(yōu)異的耐熱性、耐寒性、介電性、耐臭氧和耐大氣老化等性能， 硅橡膠突出的性能是使用溫度寬廣，能在-60C （或更低的溫度）至+250C （或更 高的溫度）下長期使用。但硅橡膠的抗張強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度等機(jī)械性能較差，在常 溫下其物理機(jī)械性能不及大多數(shù)合成橡膠，且除月青硅、氟硅橡膠外，一般的硅橡膠 耐油、耐溶劑性能欠佳，故硅橡膠不宜用于普通條件的場合，但非常適用于許多特 定的場合。值得一提的是，在生物醫(yī)學(xué)工程中，高分子材料具有十分重要的作用，而硅 橡膠則是醫(yī)用高分子材料中特別重要的一類，它具有優(yōu)異的生理惰性，無毒、無 味、無腐蝕、抗凝血、與機(jī)體的相容性好，能

3、經(jīng)受苛刻的消毒條件。根據(jù)需要可加 工成管材、片材、薄膜及異形構(gòu)件，可用做醫(yī)療器械、人工臟器等?，F(xiàn)今國內(nèi)外都 有專門的醫(yī)用級硅橡膠。目前我國硅橡膠生產(chǎn)現(xiàn)狀我國，熱硫化硅橡膠主要用于電子電氣工業(yè)、辦公自動化裝備及汽車工業(yè)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對熱硫化硅橡膠的需求正以每年不低于20%勺速度增長。熱硫化硅橡膠生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜，產(chǎn)品附加值高，在世界有機(jī)硅市場上，其銷售量份額 約占10%銷售額則高達(dá)3040%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 了千噸級連續(xù)聚合裝置。在我國最早從事熱硫化硅橡膠研究和和生產(chǎn)的單位主要有 晨

4、光化工研究院和吉化公司研究院等，第一套生產(chǎn)裝置建于1960年，生產(chǎn)規(guī)模為5t/a。到現(xiàn)在，全國已建成生膠生產(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)高檔次混煉膠少等 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%增長最快的硅混煉膠應(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 硅橡膠的最大用戶；硅橡膠絕緣子及避雷器是代替瓷、玻璃鋼絕緣子、避

5、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，電動機(jī)、彩電等的引出線方面都有很好的應(yīng)用前 景。在民用方面，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)

6、進(jìn) 入國際市場。硅橡膠已獲得十分廣泛又重要的用途，有很多的硅橡膠制品應(yīng)用于現(xiàn) 代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，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。硅橡膠制品行業(yè)動態(tài)發(fā)展趨勢分析近30年來，有機(jī)硅工業(yè)產(chǎn)品的增長率保持在 8%15%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般國家 國民經(jīng)濟(jì)的增長率。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。目前有機(jī)硅在我國的應(yīng)用已很廣泛，數(shù)量和品種

7、持續(xù)增長，應(yīng)用領(lǐng)域 不斷拓寬，我國已成為有機(jī)硅產(chǎn)品最具潛力的市場。硅橡膠制品的用途硅橡膠可以以下面的形式提供：混煉膠：這種即用型材料可以根據(jù)您的加工設(shè)備和最終用途進(jìn)行上色和催 化?；A(chǔ)料：這類有機(jī)硅聚合物同樣含有補(bǔ)強(qiáng)填料。橡膠基礎(chǔ)料可以進(jìn)一步和顏 料和添加劑混煉，形成混煉膠，滿足您的色彩和其他制造要求。液體硅橡膠（LSR :這種雙組分液體橡膠體系可以通過泵輸入適當(dāng)?shù)淖⑸?成型設(shè)備，然后熱固化成模壓橡膠部件。氟硅橡膠混煉膠和基礎(chǔ)料：氟硅橡膠保持了有機(jī)硅的許多關(guān)鍵性質(zhì)，此外，它還具有優(yōu)越的耐化學(xué)品、燃料及耐油性。2.硅橡膠的生產(chǎn)硅橡膠的生產(chǎn)包括氯硅烷單體的合成、環(huán)硅氧烷、及其聚合、膠料生產(chǎn)三個 單

8、元過程，這些過程都是有機(jī)硅膠生產(chǎn)體系的一個組成部分，以生膠或者膠料形式 提供產(chǎn)品，而硫化和后硫化加工則有二次加工廠進(jìn)行的。在硅橡月$中，HTV（HTV旨熱硫化硅橡膠）甲基硅橡膠是最早出現(xiàn)的品種，后 來，在聚二甲基硅氧烷的大分子中引入少量甲基乙烯基硅膠氧鏈接，制的了乙烯基 硅橡膠，從而提高了生膠的硫化活性，可用過氧化物硫化，用量也可相應(yīng)減少，改 善了硫化工藝和制品性能。目前，二甲基硅橡膠早已被淘汰，甲基乙烯基硅橡膠成 了最大用量的HTV硅橡膠，都在主鏈中引入少量甲基乙烯基硅氧鏈接。目前，商品硅橡膠主要有 HTW基乙烯基硅橡膠、苯基硅橡膠、氟硅橡膠以 及縮合型或者加成型RTV（RTV特指有機(jī)硅粘接

9、密封膠）硅橡膠。（一）各品種硅橡膠的生產(chǎn)過程甲基乙烯基硅橡膠首先在ZnCl2催化劑存在下由甲醇和氯化氫制得氯甲烷，然后在大型沸騰床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氯硅烷合成，所得粗氯硅烷組成如下：（CH3 2SiCl7,為 6580% CH3SiCl6 為 1015%,（CH3）3SiCl 為 35%CH3HSiCl6為35% 高沸物（沸點(diǎn)高于 70 C）為58% 其他為23% 一般要 經(jīng)過三塔連續(xù)精儲，一塔間歇精儲這樣龐大的精儲系統(tǒng)，才能將各組分分離提純。二甲基而氯硅烷的純度對后續(xù)的工藝操作乃至產(chǎn)品質(zhì)量都具有決定性的影響，因此，對二甲基而氯硅烷一甲基一三氯硅烷的分離精制，通常都由2到3個高塔串聯(lián)進(jìn)行,以保證二甲

10、基二氯硅烷的純度達(dá)到 99.5%以上。二甲基二氯硅烷經(jīng)水解后，水解物在高溫真空下經(jīng)KOHS化重組，得到更純的低分子二甲基環(huán)硅氯烷，即為生產(chǎn)各種線性聚硅氯烷的單體，經(jīng)開環(huán)聚合，分子 量較低的產(chǎn)物為二甲基硅油，分子量較高的為 HTV二甲基硅橡膠。若再二甲基環(huán)硅 氯烷中加入少量甲基乙烯基四硅氧烷，以同樣的條件進(jìn)行共聚合，則可得到含有摩 爾量占0.15 0.5%甲基乙烯基硅氧鏈節(jié)的甲基乙烯基硅橡膠。苯基硅橡膠 最常見的方法是油甲基苯基二氯硅烷水解制得三甲基三苯基 環(huán)氧烷，然后再以甲基硅橡膠同樣的生產(chǎn)方式，在堿催化作用下，與二甲基換硅氧 烷和少量的甲基乙烯基四硅氧烷共聚，即得到無規(guī)分布的甲基苯基硅橡膠。

11、其中以苯基鏈節(jié)含量為7%右的特低溫專用的低苯基硅橡膠最為常見，而含量在20犯上的，耐燒蝕性、耐輻射性優(yōu)異，但加工性能差，用量極少。氛硅稼膠 首先合成三氟丙基甲基二氯硅烷，再經(jīng)與前述相同的水解、重排解 聚過程，得到三氯丙基甲基環(huán)三硅氧烷，熱后再經(jīng)堿催化進(jìn)行本體聚合或引入 0.15 - 0.2%摩爾的甲基乙烯基硅氧鏈節(jié)講行共聚合,即得氟硅橡膠。RTV橡膠 縮合型RTV橡膠是羥基封端的線型聚硅氧烷。制備方法是先 按上述方洪制得的二甲基環(huán)硅氧烷聚合，然后在較高溫度下加水?dāng)噫?，得到合適粘 度的硅橡膠，再加入少量氣相法白炭黑以中和 KOH，脫除揮發(fā)分，即得生膠。雙組分縮合型RTM橡膠它是由羥基封端的聚硅氧

12、烷生膠加入白炭黑或TiO2等填料經(jīng)捏和，混煉，包裝而成。使用時與單獨(dú)包裝的催化劑（ 如二丁基二月桂酸錫）和交聯(lián)劑（ 如正硅酸 乙醋）按規(guī)定量混合，即發(fā)生硫化交聯(lián) 0單組分RTV橡膠它是將羥基封端的聚硅氧烷生膠填料、交聯(lián)劑在干燥條件下封裝在包裝筒中。擠出使用時，由于空氣中水分滲入而發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，同 時釋出低分子副產(chǎn)物。由于空氣中水分難以滲入深部 ，故單組分RTV硅橡膠只適 于作為粘接劑或薄層密封劑。加成型雙組分RTV硅橡膠它是含乙烯基的聚硅氧烷，制法與前述方法相似。交聯(lián)劑是硅上聯(lián)接氨基的較低分子量的聚硅氧烷 ，制法與一般含氫硅油相同。 使用時以抓鋁酸或其絡(luò)合物為催化劑即發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。硫化時不生成

13、任何副產(chǎn)物，這是與縮合型RTV硅橡膠最明顯的差別。硅膠制品生產(chǎn)工藝:般硅膠制品的生產(chǎn)過程：原料一配制混煉一整形一硫化成型一包裝一成品A原料形狀及顏色一般為凝膠狀，有點(diǎn)類似于橡皮泥，無色半透明，無味。B經(jīng)過配色混煉后由乳白色硅膠變位各種顏色的片料C混煉整形后，將原料壓成條，裁成一條一條的料（切料機(jī)）D硫化成型20Q4/I/1 1：23E修整，拆邊，檢查，包裝F.成品圖硅橡膠生產(chǎn)的特點(diǎn)綜上所述，不論何種硅橡膠的生產(chǎn)，都是由低分子環(huán)硅氧烷在 KOHE其他暫 時性催化劑存在下進(jìn)行聚合或共聚而制得。硅橡膠只是整個有機(jī)硅生產(chǎn)休系中的一個組成部分 ，甲基氯硅烷既是硅橡膠 的單體，又是其他有機(jī)硅產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料

14、。因此，對氯硅烷的各種組分進(jìn)行合理的 綜合利用十分重要，只有甲基氯硅烷的生產(chǎn)技術(shù)先講，經(jīng)濟(jì)合理，硅橡膠乃至整個 有機(jī)砰生產(chǎn)的發(fā)展月有基礎(chǔ)。止匕外，與通用型膠種相比，硅橡膠生產(chǎn)的特點(diǎn)是品種多，批量小。以甲基乙 烯基硅橡膠為例，一般要生產(chǎn)十種左右不同性能和用途的生膠和膠料 ，而且這些生 膠的生產(chǎn)方法相同，膠料配制工藝和設(shè)備也相似。這些特點(diǎn)對硅橡膠生產(chǎn)的設(shè)計(jì)和 組織都是很有意義的。硅橡膠膠料的配制以不同配方和工藝進(jìn)行生膠和各種添加劑的配合，可以得到各種專用的膠 料。因此，就硅橡膠技術(shù)而言，其技巧在于膠料的配制。目前，生膠生產(chǎn)技術(shù)已比較成熟，硅橡膠市場的競爭主要取決于膠料的品種、質(zhì)量、工藝性能以及制品

15、性能。國內(nèi)硅橡膠與國外先進(jìn)水平的差距，也主要反映在膠料配制方面。例如,國產(chǎn)HTV硅橡膠生月$的質(zhì)量，甚至可優(yōu)于國外著名廠家 的產(chǎn)品，但經(jīng)配合、加工后，混煉膠料的貯存穩(wěn)性、加工性能、制品綜合性能則低 于國外同類膠料。而對RTV硅橡膠來說，配方更是多種多樣，除了影響膠料的物 理機(jī)械性能外，還影響其流動性、施工期、起泡性和收縮率等。硅橡膠膠料配合用各種添加劑中，影響最顯著的是白炭黑。細(xì)分散的白炭黑 對硅橡膠生膠具有很高的補(bǔ)強(qiáng)系數(shù) 40 ,對丁苯、丁睛橡膠僅為10左右。除白炭黑和惰性填料外，其他添加劑還有；結(jié)構(gòu)控制劑，其功能是阻滯膠料 的結(jié)構(gòu)化傾向，硫化劑或催化劑，專用添加劑，如高溫專用膠料的添加劑F

16、e2O3, 高導(dǎo)熱專用膠料的添加劑金屬氧化物、氟化鈣等。HTV橡膠膠料的配制工藝是,將生膠、填料、結(jié)構(gòu)控制和其他添加劑先在 密閉式捏合機(jī)內(nèi)混合成面團(tuán)狀，再在開煉機(jī)上混煉，最后經(jīng)濾膠機(jī)過濾，包裝。 RTV硅橡膠膠料中一般含較多的情性填料,以改善其流動性。雙組分RTV橡膠最 好在混煉機(jī)上混煉。膠料經(jīng)熱處理，過濾，包裝。至于各種專用硅橡膠膠料的配制，如高強(qiáng)度硅橡膠8, 9 、特高溫硅橡膠 10、低溫硅橡膠11 ,12、醫(yī)用級硅橡膠13 ,14 、高導(dǎo)熱硅橡膠 16、導(dǎo)電硅橡膠10、宇航空間級硅橡膠16, 18、低壓縮永久變型 硅橡膠、電線電纜硅橡膠等，則可參見各有關(guān)文獻(xiàn)。5車間布置設(shè)計(jì)的意義據(jù)資料統(tǒng)

17、計(jì)分析，產(chǎn)品制造的費(fèi)用的 20-50溢用作物料搬運(yùn)的，而物料搬 運(yùn)工作量直接與工廠布置情況有關(guān)，有效的布置大約能夠減少搬運(yùn)費(fèi)的30流右。工廠布置的優(yōu)劣不僅直接影響這整個生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，而且通過對物料搬運(yùn)成本的 影響，成為決定產(chǎn)品生產(chǎn)成本的關(guān)鍵因素之一。也就是說，在滿足生產(chǎn)工藝流程的 前提下，減少物料搬運(yùn)工作量是工廠布置設(shè)計(jì)中最為重要的目標(biāo)之一。因此，在實(shí) 現(xiàn)工廠布置之前，必須就生產(chǎn)系統(tǒng)各做業(yè)工作單位之間的物料流動狀態(tài)做出深入地 分析，起作用時在已確定的空間場所內(nèi)，按照從原料的接收，零件和產(chǎn)品的制造， 到產(chǎn)品的包裝、發(fā)運(yùn)的全過程，將人員，設(shè)備，物料所需的空間做出最合適的分配 和最有效的組合以使獲

18、得切合設(shè)備網(wǎng)最大的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效率。.定員本廠職工按工作性質(zhì)分為：生產(chǎn)性人員和非生產(chǎn)性人員。生產(chǎn)人員占全長職 工的60%左右，非生產(chǎn)人員占全廠人員的 40%左右，在非生產(chǎn)性人員中：24%為 科研人員，6%為保安人員，10%為勤雜人員。.硅橡膠技術(shù)的前景展望實(shí)踐證明，加成型硅橡膠在加工過程中不僅設(shè)備、能量、芳力和原材料均可 得到節(jié)省，而且不論HTV還是RTV硅橡膠的性能都很突出。例如美國 cenernl電 氣公司的TUFELffi Dow corning電氣公司的Silastic 都是性能優(yōu)異的HTV力口成型 硅橡膠，其綜合性能都優(yōu)于傳統(tǒng)的用過氧化物硫化的 HTV橡膠。在RTV硅橡膠 方面，加成到硅橡膠對雙組分縮合型 RTV橡膠也已具有明顯的優(yōu)勢。因此，國外 主要的有機(jī)硅生產(chǎn)廠，近年來都已陸續(xù)開始生產(chǎn)加成型硅橡膠。在醫(yī)用硅橡膠以及 精細(xì)元器件等方面，加成型硅橡膠已在逐步取代傳統(tǒng)的硅橡膠品種。當(dāng)前，加成型硅橡膠的開發(fā)研究，主要集中在直接法合成氨基氯硅烷單體和 降低鋁催化劑用量兩個方面。隨著這兩方面研究的進(jìn)展，加成型硅橡膠的發(fā)展將展現(xiàn)更為廣闊的前景。參 考 文 獻(xiàn)1黃文潤.有機(jī)硅材料的市場與產(chǎn)品開發(fā)(續(xù)sKI.有機(jī)硅材料及應(yīng)用， 1994, (1) : 12李光亮.硅橡膠的加成硫化J.特種橡膠制品，1986, 6 (6) : 543譚必思，潘慧銘，張廉正，趙飛明.加成型硅椽膠研究進(jìn)