矽橡膠製品詳細介紹

矽橡膠是有機矽產品中產量最大、應用最為廣泛的一大類產品。矽橡膠硫化後具有優異的耐高、低溫、耐候性、憎水、電氣絕緣性、生理惰性等特點，在國防軍工、醫療衛生、工農業生產及人們的日常生活中獲得了廣泛應用。本文對矽橡膠的主要特點和未來發展方向做了簡介。

1

．矽橡膠製品的特點和用途簡介

矽橡膠高聚物分子是由

Si-O

（矽

-

氧）鍵連成的鏈狀結構，其主要組成是高摩爾質量的線型聚矽氧烷。由於

Si-O-Si

鍵是其構成的基本鍵型，矽原子主要連線甲基，側鏈上引入極少量的不飽和基團，分子間作用力小，分子呈螺旋狀結構，甲基朝外排列並可自由旋轉，使得矽橡膠比其他普通橡膠具有更好的耐熱性、電絕緣性、化學穩定性等。典型的矽橡膠即聚二甲醛矽氧烷，具有一種螺旋形分子構型，其分子間力較小，因而具有良好的回彈性，同時指向螺旋外的甲醛基可以自由旋轉，因而使矽橡膠具有獨特的表面性能，如憎水性及表面防粘性。下表列出了矽橡膠的主要特點和用途。

耐熱性：

矽橡膠比普通橡膠具有好得多的耐熱性，可在

150

度下幾乎永遠使用而無效能變化；可在

200

度下連續使用

10

，

000

小時；在

350

度下亦可使用一段時間。廣泛應用於要求耐熱的場合：熱水瓶密封圈壓力鍋圈耐熱手柄

耐寒性：

普通橡膠晚點為

-20

度

~-30

度，即矽橡膠則在

-60

度

~-70

度時仍具有較好的彈性，某些特殊配方的矽橡膠還可承受極低溫度

。

耐侯性：

普通橡膠在電暈放電產生的臭氧作用下迅速降解，而矽橡膠則不受臭氧影響。且長時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

電效能：

矽橡膠具有很高的電阻率且在很寬的溫度和頻率範圍內其阻值保持穩定。同時矽橡膠對高壓電暈放電和電弧放電具有很好的抵抗性。高壓絕緣子電視機高壓帽電器零部件其他

導電性：

當加入導電填料（如碳黑）時，矽橡膠便具有鍵盤導電接觸點

導熱性：

當加入某些導熱填料時，矽橡膠便具有導熱性散熱片導熱密封墊影印機、傳真機導熱輥

輻射性：

含有苯基的矽橡膠的耐輻射大大提高電絕緣電纜核電廠用聯結器等

阻燃性：

矽橡膠本身可燃，但新增少量抗燃劑時，它便具有阻燃性和自熄性；且因矽橡膠不含有機鹵化物，因而燃燒時不冒煙或放出毒氣。各種防火嚴格的場合

透氣性：

矽橡膠薄膜比普通橡膠及塑膠打臘膜具有更好的透氣性。其另一特徵就是對不同的透氣率具有很強的選擇性。氣體交換膜醫用品人造器官

2

．矽橡膠製品的主要效能及應用：矽橡膠按其硫化溫度，可分為高溫（加熱）硫化型及和室溫硫化型兩大類，高溫膠主要用於製造各種矽橡膠製品，而室溫膠則主要是作為粘接劑、灌封材料或模具使用。

（

1

）熱硫化矽橡膠（

HTV

）熱硫化矽橡膠（

HTV

）是有機矽產品中最重要的一類，甲基乙烯基矽橡膠（

VMQ

）是

HTV

中最主要的品種，俗稱高溫膠。甲基乙烯基矽橡膠（生膠）是無色、無臭、無毒、無機械雜質的膠狀物，生膠按需要加入適當的補強劑、結構控制劑、硫化劑等助劑一起混煉，然後升溫模壓成型或擠出成型，再經二段硫化做成各種製品。其製品具有優良的電絕緣性，抗電弧、電暈、電火花能力強，防水、防潮、抗衝擊力、抗震性好，具有生理惰性，透氣性等效能。主要用於航空、儀表、電子電器、航海、冶金、機械、汽車、醫療衛生等部門，可做各種形狀的密封圈、墊片、管、電纜，也可做人體器官、血管、透氣膜以及橡膠模具，精密鑄造的脫模劑等。

（

2

）室溫硫化矽橡膠（

RTV

）室溫硫化矽橡膠一般包括縮合型和加成型兩大類。加成型室溫膠是以具有乙烯基的線性聚矽氧烷為基礎膠，以含氫矽氧烷為交聯劑，在催化劑存在下於室溫至中溫下發生交聯反應而成為彈性體。它具有良好的耐熱性、憎水性、電絕緣性，同時由於活性端基的引入，使其具有優異的物理機械效能，尤其是在抗張強度、相對伸長和撕裂強度上有了明顯的提高。它適用於多種硫化方法，如輻射硫化、過氧化物硫化及加成型硫化，廣泛用於耐熱、防潮、電絕緣、高強度矽橡膠製品等方面。縮合型室溫硫化矽橡膠是以矽羥基與其他活性物質之間的縮合反應為特徵，於室溫下即可交聯成為彈性體的矽橡膠，產品分為單組份包裝和雙組份包裝兩種形式。單組分室溫硫化矽橡膠（簡稱

RTV-1

膠）是縮合型液體矽橡膠中主要產品之一。通常由基礎聚合物、交聯劑、催化劑、填料及新增劑等配製而成。產品包裝在密封軟管中，使用時擠出，接觸空氣後能自行硫化成彈性體，使用極為方便。硫化膠能在（–

60

～

+200

℃）溫度範圍長期使用，具有優良的電氣絕緣效能和化學穩定性，能耐水，耐臭氧，耐氣候老化，對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裝置的塗復，包封材料起絕緣，防潮，防震作用；作為半導體器件的表面保護材料；也可作為密封填隙料及彈性粘接劑等。雙組分室溫硫化矽橡膠（簡稱

RTV-2

膠）使用上沒有

RTV-1

膠方便，但其組分比例富於變化，一個品種可以得到多種規格效能的硫化製品，而且還能深度硫化，因而被廣泛用於電子電器、汽車、機械、建築、紡織、化工、輕工、印刷等行業作絕緣、封裝、嵌縫、密封、防潮、抗震及製作輥筒的材料。此外，由於

RTV-2

具有優異的脫模性，因而作為軟模材料大量用於文物、工藝品、玩具、電子電器、機械零件等的複製與製造。有機矽密封膠的典型應用場合之一是玻璃幕牆。將玻璃與鋁合金框架用有機矽結構膠粘接作為外牆材料，伸縮縫則用有機矽耐候膠做防水密封。其他方面的應用還包括用於鋁合金門窗和塑鋼門窗的周邊密封，玻璃安裝及移動槽的拼縫、鉚釘及固定螺絲的密封：廚房、浴室、洗手間的衛生潔具及檯面、牆體、傢俱之間的防水密封；水族館、天棚、金屬頂蓋、櫥窗、櫃檯、護牆板、彩鋼板的密封；用於高等級公路板塊間的防水嵌縫密封等。

RTV

除了建築用密封膠以外，還包括用於航空航天、核電站、電子、機械、汽車等行業的密封材料，用於電子元器件灌封的有機矽灌封材料，用作軟模材料的有機矽模具膠等。這些品種的需求量相對較少，但在很多場合卻是不可少的。

3

．我國矽橡膠工業發展現狀自

1943

年美國道康寧（

DC

）公司首先實現有機氯矽烷工業化生產以來，經過

50

多年的發展，在當今國際有機矽市場上形成

DC

、

GE

、

R-P

、

Wacker

、信越公司五強的新局面。世界上大型有機矽專業公司有十多家，甲基氯矽烷的生產規模越來越大，各種矽油及二次加工品、矽橡膠、矽樹脂、矽烷偶聯劑、矽烷表面活性劑等為各個工業部門廣泛應用，有機矽產品品種規格多達

5000

餘種，產量和銷售額與日俱增。近

30

年來，有機矽工業產品的增長率保持在

8

％～

15

％，遠遠超過一般國家國民經濟的增長率。目前有機矽在我國的應用已很廣泛，數量和品種持續增長，應用領域不斷拓寬，我國已成為有機矽產品最具潛力的市場。

（

1

）：熱硫化矽橡膠由於各國各地區產業結構不同，有機矽的高層結構也不盡相同，如美國矽橡膠佔有機矽市場的

25

～

30

％、歐洲約佔

40

％、日本則超過

50

％，其中近一半為熱硫化矽橡膠，我國矽橡膠佔的比例更大，約

60

％。在我國，熱硫化矽橡膠主要用於電子電氣工業、辦公自動化裝備及汽車工業，隨著國民經濟的發展，對熱硫化矽橡膠的需求正以每年不低於

20

％的速度增長。熱硫化矽橡膠生產技術複雜，產品附加值高，在世界有機矽市場上，其銷售量份額約佔

10

％，銷售額則高達

30

～

40

％。熱硫化矽橡膠的用途可大致分為擠出成型製品

35

％，模壓制品

30

％，電線電纜用

30

％，塗覆材料用

5

％，消費量增長率為

4

～

6

％。在發達國家，熱硫化矽橡膠生膠及混煉膠的生產規模和生產技術已達到較高水平，早在

60

年代初期美國

Dow

Corning

公司就有了千噸級連續聚合裝置。在我國最早從事熱硫化矽橡膠研究和和生產的單位主要有晨光化工研究院和吉化公司研究院等，第一套生產裝置建於

1960

年，生產規模為

5t/a

。到現在，全國已建成生膠生產裝置

40

多套，總生產能力近

8

萬噸。但國內的矽橡膠生產廠家普遍存在生產效率低，配套技術不完善，生產高檔次混煉膠少等問題。據不完全統計，

2003

年我國熱硫化矽橡膠生膠產量為

4

萬噸以上，而當年我國混煉膠實際消費量近

10

萬噸，高品質的混煉膠大部分依賴進口。目前我國矽橡膠混煉膠消費量超過世界消費量的

10

％，增長最快的矽混煉膠應用領域是製作導電按鍵（

key

pads

）。生產廠集中在深圳、廈門、南通等地區，按鍵膠已成為熱硫化矽橡膠的最大使用者；矽橡膠絕緣子及避雷器是代替瓷、玻璃鋼絕緣子、避雷器的第三代產品，可在惡劣的氣候環境中使用，現在國外已將其大量用於輸變電系統中，我國在沿海發達地區已開始採用，市場前景十分廣闊；用矽橡膠製作的汽車用密封膠在我國用量達數萬噸，其中熱硫化矽橡膠約

3000

噸，而且隨著汽車檔次的提高，矽橡膠的用量還會大幅度增加；此外，矽橡膠在電力電纜、核電站、船舶等的控制電纜，電子機器的內部配線，電動機、彩電等的引出線方面都有很好的應用前景。在民用方面，用熱硫化矽橡膠製造的哺乳瓶的奶嘴、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幾年出口到伊朗，標誌著我國矽橡膠產品已經進入國際市場。在現代醫學領域，矽橡膠已獲得十分廣泛又重要的用途，如用於製造矽橡膠防噪音耳塞、矽橡膠胎頭吸引器、人造血管、鼓膜修補片、人造氣管、人造肺、人造骨、矽橡膠十二指腸管等，功效都十分理想

。

（

2

）室溫硫化矽橡膠（

RTV

）的現狀

RTV

主要作為粘接密封劑、灌封材料和模具。共中用量最大的種類是應用於建築及裝飾市場的密封劑產品（俗稱“玻璃膠”），主要用於如玻璃幕牆以及高層建築等新型建築形式的粘接密封要求。在發達國家，有機矽密封劑的用量近幾年大多保持了

10

％以上的年增長速度。據統計資料顯示，我國

2000

年有機矽密封膠的消耗量達

5

萬噸以上，並正以年均

20%——30%

的速度增長。其中矽酮建築密封膠國內市場大部分被國外的道康寧公司、

GE

公司等佔據。近年來，隨著技術水平的提高和市場需求的擴大，矽酮密封膠生產迅猛發展，許多企業投資建廠或擴大規模，已形成浙江、廣東兩大矽酮密封膠生產基地。隨著有機矽行業的技術進步，國產矽酮結構膠的質量有了大幅度提高，再加上國產結構膠的價格比進口膠低得多，使得國產膠在效能價格比上佔有絕對的優勢。另一方面，國內廠家供貨及時，並能為使用者提供快捷、周到的服務，國產品牌幾年來使用效果良好，贏得了越來越多的使用者，國產結構膠的市場佔有率已從幾年前的

10%

上升到了

50%

以上。

4

．存在問題及發展建議

（

1

）熱硫化矽橡膠世界上發達國家的矽橡膠的產量及消費量都已達到了很高的水平，而且發展十分迅速。雖然我國近幾年來在

HTV

的生產技術和生產能力方面有了很大的提高，並且已有一些矽橡膠的生產技術和產品進入了國際市場。但全面地講，我國的矽橡膠工業與國際先進水平相比，仍有不小的差距。因此，開發和建立較大的具有經濟規模的熱硫化矽橡膠生膠及混煉膠裝置，開發混煉膠系列品種特別是高品質品種，對於改變我國混煉膠在產量和品種上都要依賴國外的現狀，促進我國有機矽及其相關行業技術進步有著十分重要的意義。

（

2

）室溫硫化矽橡膠，以單組份密封膠為例，由於無序的市場競爭，大多數生產廠家為了降低成本，採用價格較低的回收料作為主要原料，所採用的交聯劑也大多為一些小廠的產品，質量不穩定，從而造成最終產品的整體質量下降，效能受到影響。高效能的密封膠主要還是使用的進口和進口分裝產品，如幕牆用的結構膠以及耐候膠等。這些都是今後應該注意解決的問題。高效能建築密封膠和加成型矽橡膠是研發熱點。建築密封膠著重是提高表干時間和硫化時間，及與基材的粘接性，尤其是與澆築混凝土的粘接性。同時應實現連續化生產，克服間歇式配膠工藝存在的生產穩定性較差，損耗較大，功效不高等缺點。加成型矽橡膠主要是提高其柔軟性和透明度，還有就是開發單組分加成型矽橡膠。用於其他特種用途的矽橡膠，如阻燃矽橡膠灌封料、高阻尼矽橡膠、高耐蝕高抗撕矽橡膠、抗電磁干擾矽橡膠、耐高溫（

350

℃以上）矽橡膠等，雖然總的需求量不是很大，但對我國的國防建設和尖端科技以及國民經濟的發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研究。