硅橡膠是(shi)(shi)指(zhi)主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上通常連(lian)有兩個(ge)有機(ji)基團的(de)(de)(de)橡膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)主要由(you)含甲基和少量乙烯基的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)引入(ru)可提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高、低(di)溫(wen)性能(neng)(neng)(neng),三(san)氟丙基及氰基的(de)(de)(de)引入(ru)則(ze)可提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)良(liang)好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工(gong)作。引入(ru)苯基后(hou),可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性能(neng)(neng)(neng)也很突(tu)出(chu)(chu),在(zai)180℃下可長(chang)期工(gong)作,稍(shao)高于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周或更(geng)長(chang)時間仍有彈性,瞬時可耐(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚合物(wu)中是(shi)(shi)較高的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)還(huan)具(ju)有生理惰(duo)性、不會導致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)(de)突(tu)出(chu)(chu)特(te)性,因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類(lei)的(de)(de)(de)方法(fa)很多,通(tong)常(chang)按(an)固化前(qian)的(de)(de)(de)形態(tai)分(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫化溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)為室(shi)溫(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)的(de)(de)(de)不(bu)同,可分(fen)為甲基(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)途的(de)(de)(de)不(bu)同又(you)可分(fen)為通(tong)用(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅橡(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅橡(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用高比表面積(ji)的(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)硅橡(xiang)膠(jiao)研(yan)(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產技術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅烷合(he)成(cheng)開始生(sheng)(sheng)產硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)工業(ye)化研(yan)(yan)究始于1957年,多家(jia)研(yan)(yan)究所和(he)企業(ye)陸續開發出各種硅橡(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產能力為135千噸,其(qi)中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高(gao)溫(wen)硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅氧(yang)烷變成彈性(xing)體(ti)的(de)過程是經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型(xing)(xing)的(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量(liang)的(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補(bu)強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)(qiang)主(zhu)要是各種(zhong)類型(xing)(xing)的(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)數(shu)十倍。有時為了(le)降低(di)成本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)入相應(ying)的(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是各種(zhong)有機(ji)過氧(yang)化(hua)物或加(jia)成反應(ying)催化(hua)劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型方法如(ru)圖(tu)所示。一次(ci)硫(liu)化的目的是進(jin)行高分(fen)子鏈的交(jiao)聯反應(ying);二次(ci)硫(liu)化的目的是進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑分(fen)解產物和(he)其他揮發性(xing)化合物以(yi)穩定硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的各項性(xing)能。常用的設備(bei)有開放式煉膠(jiao)(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能無(wu)(wu)明(ming)顯變(bian)化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為(wei)(wei)-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能優(you)(you)異(yi)。這(zhe)對(dui)(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線(xian)等(deng)(deng)十(shi)分穩定(ding),在不加(jia)(jia)任何(he)添加(jia)(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能優(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及(ji)化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合作(zuo)為(wei)(wei)醫用(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同(tong)比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)量約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件方(fang)面的(de)(de)用(yong)量,可以(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和單(dan)車(che)(che)用(yong)量水(shui)平的(de)(de)提(ti)高都(dou)將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡膠需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主品(pin)(pin)(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件實(shi)現(xian)自(zi)主化(hua),《2012年度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(征(zheng)求意(yi)見(jian)稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)(pin)(pin)牌擴大在政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改(gai)變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合資品(pin)(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)(pin)為(wei)主的(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保障(zhang)。促進(jin)自(zi)主品(pin)(pin)(pin)牌發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)供(gong)有(you)力保障(zhang)。預測未來3年,我國(guo)(guo)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)(ye)將以(yi)年均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約占非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消(xiao)費(fei)(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)油(you)價(jia)(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面(mian)取得突(tu)破,有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術(shu)在(zai)2005年前(qian)被(bei)幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目前(qian)我國(guo)(guo)已(yi)發展成(cheng)為全球有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年起開始(shi)低于(yu)石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約為大(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價(jia)(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并開始(shi)大(da)規模(mo)替代(dai)石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將極大(da)拓展有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)(fei)。