硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)和(he)氧(yang)原子交替(ti)構(gou)成,硅(gui)原子上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基團的(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要(yao)由含甲基和(he)少量乙烯基的(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯(ben)基的(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高、低溫(wen)(wen)性能,三氟丙基及(ji)氰基的(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性能。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性能良好,一般在-55℃下仍能工(gong)作。引(yin)入(ru)苯(ben)基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱性能也很突出,在180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高于(yu)200℃也能承受數(shu)周或更長(chang)時(shi)(shi)間仍有(you)(you)彈性,瞬時(shi)(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)透氣性好,氧(yang)氣透過率在合成聚(ju)合物中(zhong)是較高的(de)。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)還(huan)具(ju)有(you)(you)生理(li)惰性、不(bu)會導致(zhi)凝血的(de)突出特性,因此在醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通常按固化(hua)
前的形態分(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按硫化溫度(du)分(fen)為室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按所(suo)用(yong)單(dan)體(ti)的不(bu)同(tong),可分(fen)為甲(jia)基(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)等;按性能和用(yong)途的不(bu)同(tong)又可分(fen)為通用(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)、超(chao)耐高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合(he)成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采(cai)用高比表面積(ji)的(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)基礎。從二(er)(er)甲基二(er)(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國家(jia)有美國。俄羅斯、德(de)國、日(ri)本、韓國和中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所和企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力(li)為(wei)135千(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)過(guo)程是經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它主要以(yi)高分子量的(de)聚(ju)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)補強(qiang)主要是各種類(lei)型的(de)白炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度(du)增加數十(shi)倍。有(you)時為(wei)了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種特殊的(de)性能,也加入相應(ying)(ying)的(de)各種添加劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是各種有(you)機過(guo)氧化(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應(ying)(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加(jia)工成型方法如圖所示。一次硫化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)進行(xing)高分(fen)(fen)子(zi)鏈(lian)的(de)(de)(de)交聯反應;二次硫化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)進行(xing)補充(chong)交聯、驅除硫化劑分(fen)(fen)解(jie)產物和其他揮發性(xing)化合物以穩定硫化膠的(de)(de)(de)各項性(xing)能。常(chang)用的(de)(de)(de)設(she)備(bei)有(you)開(kai)放(fang)式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半(ban),但在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持(chi)一定的(de)(de)柔韌性(xing)、回彈(dan)性(xing)和表(biao)面硬(ying)度(du),且力學(xue)性(xing)能無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能優(you)異。這(zhe)對航(hang)空、宇航(hang)工業(ye)的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外(wai)線等(deng)十分穩(wen)定,在不(bu)加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)情況(kuang)下,就具有優(you)良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)能,耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)和耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)能比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)能優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)能。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)能。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具有抗凝血作(zuo)用,對肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)非(fei)常少。特(te)別(bie)適合作(zuo)為醫(yi)用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)車工業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)車產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車工業(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量約(yue)達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加有機硅材料(liao)在(zai)汽(qi)車零部(bu)件方(fang)面的(de)(de)用(yong)量,可(ke)以大(da)幅(fu)度提高汽(qi)車的(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)車產(chan)量和單車用(yong)量水平(ping)的(de)(de)提高都將推動汽(qi)車工業(ye)對硅橡(xiang)膠需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自主品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車發展,關(guan)鍵汽(qi)車零部(bu)件實現自主化,《2012年度黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)車選(xuan)用(yong)車型目錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自主品牌(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)市場份額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采(cai)購以合資品牌(pai)產(chan)品為(wei)主的(de)(de)局面提供了保障。促進自主品牌(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)車業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)車膠的(de)(de)應用(yong)提供有力(li)保障。預測未來(lai)3年,我國(guo)(guo)室溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)車行業(ye)將以年均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我(wo)國在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產技術(shu)方(fang)面(mian)取(qu)得突破(po),有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產技術(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷,但目前我(wo)國已發展成(cheng)為全球有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體第1大(da)國,這2個方(fang)面(mian)原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)(yue)為大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替(ti)代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)(you)機硅(gui)產業的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)樹脂等(deng)其他有(you)(you)機硅(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。