硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)原子交替(ti)構成(cheng),硅(gui)原子上(shang)通常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)和(he)少(shao)量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐溫及(ji)耐油(you)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)良好,一(yi)般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也很(hen)突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍(shao)高(gao)于200℃也能(neng)承受(shou)數周或更(geng)長時(shi)間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理(li)惰性(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域應用廣(guang)泛(fan)。
主(zhu)要品種
硅橡膠分類(lei)的(de)方法很(hen)多,通常按固(gu)化
前的形(xing)態分(fen)(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)(hua)溫度分(fen)(fen)(fen)為(wei)室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)單體(ti)的不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)(fen)為(wei)甲基乙烯基硅(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能(neng)和(he)用(yong)(yong)途的不(bu)同(tong)又可分(fen)(fen)(fen)為(wei)通用(yong)(yong)型、超耐(nai)低溫型、超耐(nai)高溫型、高強力型、耐(nai)油型、醫用(yong)(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑(ji)合成的(de)(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年,采(cai)用(yong)高比(bi)表面積(ji)的(de)(de)(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補(bu)強的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)躍升到實(shi)用(yong)階段,奠定了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產技術的(de)(de)(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)烷合成開(kai)始(shi)生(sheng)(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯(si)、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)工業化(hua)研究始(shi)于(yu)1957年,多家(jia)(jia)研究所和企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產能(neng)力為135千噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指聚(ju)(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)變成彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過程(cheng)是(shi)經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)為(wei)生(sheng)膠,混入(ru)(ru)補(bu)強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)補(bu)強主(zhu)要是(shi)各種(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低(di)成本或改(gai)善膠料性(xing)(xing)能(neng)(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng),也(ye)加(jia)入(ru)(ru)相應的(de)(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)(zhong)有機過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成反(fan)應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所(suo)示。一次硫(liu)化的目的是(shi)(shi)進行高分子鏈(lian)的交聯(lian)反應;二次硫(liu)化的目的是(shi)(shi)進行補(bu)充交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化劑分解產物和(he)其他揮發性化合物以穩定硫(liu)化膠(jiao)的各(ge)項性能。常用的設備有開放式(shi)煉膠(jiao)機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真空(kong)密(mi)煉機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是高溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半(ban),但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境下(xia)(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等十(shi)分穩定,在(zai)不加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣體的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)嗅,與(yu)人體組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)有抗凝血作用,對(dui)肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作為醫用材(cai)料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)新(xin)研究,增(zeng)加有機硅材料在汽(qi)車(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅度(du)提(ti)高汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan)(zhan),關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)零部件實(shi)現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征求意見稿(gao))》為自(zi)(zi)主(zhu)品牌擴大在政府采購的(de)(de)市場份(fen)額,為改變(bian)目前國(guo)內政府采購以(yi)合(he)資品牌產品為主(zhu)的(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保障(zhang)(zhang)。促進自(zi)(zi)主(zhu)品牌發(fa)展(zhan)(zhan),國(guo)產汽(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有力保障(zhang)(zhang)。預測(ce)未來3年(nian),我國(guo)室(shi)溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重(zhong)要的非(fei)石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)(fei)量(liang)的98%。但(dan)因為石油(you)(you)價(jia)(jia)格(ge)的大幅上漲,同時(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的關鍵原料有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的生(sheng)產技術(shu)(shu)方(fang)面(mian)取(qu)得(de)突破,有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的生(sheng)產技術(shu)(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾(ji)家(jia)跨(kua)國(guo)公司壟斷,但(dan)目前我國(guo)已發(fa)展成(cheng)(cheng)為全(quan)球有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第1大國(guo),這2個方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的價(jia)(jia)格(ge)從2011年(nian)起開始(shi)低于(yu)石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大宗石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)(jia)的合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大規模替代石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大拓展有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業(ye)的市(shi)場(chang)空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品(pin)的消費(fei)(fei)。