有机硅弹性体在我国有机硅产品中占有较高比重,特别是我国在硅橡胶的关键原料有机硅甲基氯硅烷单体的产能和产量跃居世界前列以后,增势不减。
硅橡胶按硫化方式分有高温硫化硅橡胶(HTV)、室温硫化硅橡胶(RTV)和低温硫化加成型硅橡胶(LTV)。目前在我国这三类硅橡胶中产量最大的是前两种,从几个企业的年报中可以看到,其主产品几乎均为HTV和RTV的主要中间产品107胶。也就是说,产品都属于制备工艺相对简单且附加值不高的“大路货”。而制备有一定难度和复杂性、性能优异、附加值比较高的LTV,则数量不多。而这恰恰是有机硅跨国公司着力的重点之一!
液体硅橡胶增长后来居上
在一些咨询公司的预测中,液体硅橡胶(LSR)的增长后来居上。
据Marketes and Marketes公司预测,有机硅弹性体市场规模2016—2021年的年均复合增长率为6.49%,2021年将增至79.4亿美元。该公司还预测,到2026年液体硅橡胶市场规模将达38.2亿美元,年均复合增长率为8.3%。产品主要应用于食品工业,以及汽车、医用器件、电子、电器、光学器件等领域。
Grand View Research Inc报告称,到2025年,有机硅弹性体市场将达140.7亿美元。 2015年的需求量为106万吨,2016—2025年年均复合增长率为5.6%,其中,亚太地区为6.6%。2016—2025年,HTV的年均复合增长率5.5%。
《欧洲橡胶杂志》曾报道,2015年LSR全球销售额达15亿美元,2016—2021年LSR年均复合增长率可达6.74%;2025年销售额将达到32.9亿美元,几乎是全球有机硅销售额的1/10,主要的增长来自电子和医疗部门。其中,医疗行业用LSR销售额增长最快,2015年医疗行业中LSR销售额为2.856亿美元,2016—2025年均复合增长率约9%;工业级LSR到2025年将达到17亿美元。
加成型室温硫化LSR
加成型室温硫化LSR一般由两个组分组成,即含端乙烯基的聚二甲基硅氧烷及含端硅氢键的聚二甲基硅氧烷两组分。
加成型室温硫化LSR分子结构示意式:
甲组分:
端乙烯基聚二甲基硅氧烷:CH=CH-Si(CH3)2-O-[-Si(CH3)2-O-]n-Si(CH3)2-CH=CH2;
乙组分:
端硅氢基聚二甲基硅氧烷:HSi(CH3)2-O-[-Si(CH3)2-O-]m-Si(CH3)2H
当添加有铂化合物作催化剂的一个组分与另个一组分相混合时,即发生乙烯基官能团和硅氢基的加成反应(氢硅化反应,Hydrosilylation)生成硫化胶。
加成型硅橡胶硫化前胶料的粘度较低,灌注方便。为提高其强度,一般都添加特殊制备的透明补强填料(俗称MQ树脂)。硫化时不放热,无低分子副产物放出,收缩率小,能深度硫化,操作简便。
硫化后的橡胶具有优良的电气性能和化学稳定性、抗水解稳定性、耐臭氧、耐气候老化、憎水防潮、防震、良好的低压缩永久变形、低燃烧性,且无毒、无味。其快速注塑成型(LIM)及制品有较高精度等优点是其他各类硅橡胶不能比拟的。它还具有生理惰性,以及不会导致凝血的突出性能,因此在医用领域应用广泛,是目前国外大力发展的一类硅橡胶。
LSR较新品种的部分实例
·瓦克推出自黏性LSR
产品固化后表面摩擦力低,能与对苯二甲酸丁二酯等聚酯结合。用于注塑。
·高硬度液体氟硅橡胶
东丽道康宁推出高硬度液体氟硅橡胶,具有耐高低温、耐燃油、耐溶剂、耐化学品等性能。生产时间短,制造过程无人化,能精密成型复杂形状的制件。
·LSR用于汽车头灯
德国Hella公司将LSR用于汽车头灯上。
·信越的高稠度硅橡胶
信越美国有机硅公司推出Sil-X-Shin有机硅弹性体,这类铂催化、加成固化系列有两个HCR挤塑品种,即含苯基的有机硅和含甲基乙烯基的有机硅,供挤塑管子和型材,以及饮料和保健方面使用。这两个品种都是按物料与催化剂之比为10∶1制备,Shore A硬度为40~80。其中甲基乙烯基挤塑级清澈、透明,挤塑的管材在烘箱中不会起泡;苯基有机硅挤塑级能在-40°C下使用,最低可到-60℃,适用于制药工艺等需要耐低温的管子等。
·迈图曾展出两种LSR
一种用以制备医用制品;另一种供有机硅弹性体的二次复合注塑成型用。
·通过NASA脱气要求的有机硅
Master Bond的一种双组分含银的有机硅,特别耐热,导电性好,符合NASA低脱气试验的条件,是加成固化体系,能深层固化(2.54cm以上)。此材料可用于密封、涂料、黏结,既与复合材料、玻璃、陶瓷和金属黏结得很好,又能黏合多种塑料和橡胶。其工作温度为-48.8~204°C。
综上所述,加成型室温硫化LSR的潜在发展前景不容小看,特别在当前中资有机硅企业的主要任务是做优,做强中国的有机硅产业;也要将有机硅材料在应用领域进行扩展。既要不断开发市场需要的下游新产品,更要提高国内有机硅产品精细化和产品附加值!因此要引起业内人士对加成型室温硫化LSR的高度关注!