硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上通(tong)(tong)常連有(you)兩(liang)個有(you)機(ji)基(ji)團的(de)(de)(de)橡膠(jiao)。普通(tong)(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)主要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引入可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三(san)氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入則可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍能工作(zuo)。引入苯(ben)基(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很突出(chu),在(zai)180℃下可長期(qi)工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能承受(shou)數周或更長時間(jian)仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡膠分(fen)類的方法很多,通(tong)常(chang)按固化
前的(de)(de)形態分為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化溫度分為(wei)室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體的(de)(de)不同(tong),可分為(wei)甲基乙(yi)(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性(xing)能和(he)用途(tu)的(de)(de)不同(tong)又可分為(wei)通用型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)、超(chao)耐(nai)高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國以(yi)三氯(lv)化鐵為催化劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比(bi)表面積(ji)的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升(sheng)到(dao)實用(yong)階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)國家有美國。俄羅斯、德國、日本、韓(han)國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)(yan)究始于1957年,多家研(yan)(yan)究所和企業陸續開(kai)發出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷(wan)(wan)變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要以高分(fen)子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)(wan)為生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要是各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)增加(jia)數十倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)特(te)殊的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入(ru)相(xiang)應(ying)的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)有機過氧化(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖(tu)所示。一次硫(liu)化(hua)的目的是(shi)進行高分(fen)子鏈的交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化(hua)的目的是(shi)進行補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)膠的各項性能(neng)。常用的設備有開放式煉(lian)(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉(lian)(lian)機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬(ying)度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)度(du)一般(ban)為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等(deng)(deng)十分穩定(ding),在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適(shi)合(he)作(zuo)為醫(yi)用(yong)材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠的(de)用量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研天下的(de)新(xin)研究(jiu),增加有機(ji)(ji)硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)用量(liang)(liang),可以大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)用量(liang)(liang)水平的(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡膠需求的(de)增加。國(guo)(guo)家(jia)鼓(gu)勵(li)自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)化(hua),《2012年度(du)黨政(zheng)機(ji)(ji)關(guan)公務用車(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目(mu)前(qian)國(guo)(guo)內政(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局面提供了保障(zhang)。促進自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)應(ying)用提供有力保障(zhang)。預(yu)測(ce)未來3年,我國(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲(zhang),同(tong)時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方面取得突破(po),有機(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全(quan)球有機(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始低于(yu)石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有機(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。