硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)和氧原子交替構成,硅(gui)原子上通(tong)常連(lian)有(you)兩個有(you)機基團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲(jia)基和少量(liang)乙烯基的(de)(de)硅(gui)氧鏈節(jie)組成。苯基的(de)(de)引入可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基及氰基的(de)(de)引入則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作。引入苯基后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承受(shou)數周或(huo)更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率(lv)在合成聚(ju)合物(wu)中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分類的(de)(de)(de)方法很多,通常按(an)(an)固化(hua)前的(de)(de)(de)形態分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)度分為室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體(ti)的(de)(de)(de)不同(tong)(tong),可分為甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能(neng)和(he)用(yong)途的(de)(de)(de)不同(tong)(tong)又可分為通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)、高強(qiang)力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合成的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采用高比表面(mian)積的(de)氣(qi)相法白炭黑(hei)補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)技術的(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)烷(wan)合成開始生產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業化研(yan)究始于1957年,多家(jia)研(yan)究所(suo)和企業陸(lu)續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要以高分(fen)子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各種類型的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十(shi)倍。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入(ru)相應的(de)(de)各種添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是各種有(you)機過氧(yang)化(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)補充交(jiao)聯(lian)(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產物(wu)(wu)和其他揮發性化(hua)合(he)物(wu)(wu)以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式(shi)煉膠(jiao)機、捏合(he)機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)特征是(shi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)(yi)半,但(dan)(dan)在(zai)(zai)200℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)(xian)變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達(da)-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這(zhe)對(dui)(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等十分穩定(ding),在(zai)(zai)不加任何添加劑的(de)情況(kuang)下(xia),就(jiu)具(ju)有(you)優(you)良的(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)(hua)學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織(zhi)不粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特別適合(he)作(zuo)為醫用材料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)銷(xiao)分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下(xia)的(de)新研究,增加有(you)機硅材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部件方面的(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)用(yong)量(liang)水平的(de)提(ti)高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業對(dui)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的(de)增加。國(guo)家鼓(gu)勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部件實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公務用(yong)車(che)選(xuan)用(yong)車(che)型目錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品牌擴大(da)在(zai)政府采購的(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)改變(bian)目前國(guo)內政府采購以(yi)合資品牌產(chan)(chan)品為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局面提(ti)供了保障。促進(jin)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品牌發展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業的(de)繁(fan)榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)供有(you)力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)行(xing)業將以(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非石油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)(yin)為(wei)石油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)方面取(qu)得突破,有機(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但目前(qian)我國(guo)已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全(quan)球有機(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這(zhe)2個(ge)方面原(yuan)因(yin)(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開(kai)始低于石油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)(yue)為(wei)大(da)宗石油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規(gui)模替代石油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)(jiang)極大(da)拓(tuo)展(zhan)有機(ji)硅(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同時將(jiang)(jiang)帶(dai)動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)樹脂等其他(ta)有機(ji)硅(gui)產品的(de)(de)(de)消費。