硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能良好,一般在-55℃下仍能工(gong)作。引(yin)入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能也很突出,在180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也能承受數(shu)周或更長時間(jian)仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧(yang)(yang)氣透(tou)過率在合成聚合物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝(ning)血(xue)的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類(lei)的方(fang)法很多,通(tong)常(chang)按(an)固(gu)化(hua)前的形態分(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體的不同(tong),可分(fen)為(wei)甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性能(neng)和(he)用(yong)(yong)途的不同(tong)又可分(fen)為(wei)通(tong)用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油(you)型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國以三(san)氯(lv)化鐵為(wei)催(cui)化劑合(he)成的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用高比(bi)表面(mian)積的(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功(gong),使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍升到實用階段,奠定了現(xian)代硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合(he)成開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國家有美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和(he)中國等。中國硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)(yan)究所和(he)企業陸續(xu)開發出各(ge)種硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為(wei)135千噸(dun),其(qi)中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)(wan)變(bian)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高分(fen)子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是各(ge)種類型(xing)(xing)的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十(shi)倍。有(you)時為了降低(di)成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及賦予硫化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)入(ru)相應(ying)(ying)的(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫化(hua)劑(ji)是各(ge)種有(you)機過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)物或加(jia)成(cheng)反(fan)應(ying)(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫化(hua)的目(mu)的是進(jin)行(xing)高(gao)分子鏈的交(jiao)聯反應;二次硫化(hua)的目(mu)的是進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑分解產物和其(qi)他揮發性(xing)化(hua)合(he)物以穩定硫化(hua)膠(jiao)的各項性(xing)能。常用的設備有開放式(shi)煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩(wen)定,在不(bu)加任(ren)何添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝(ning)血作用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)非常少。特別適(shi)合(he)作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分(fen)別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新(xin)研究,增加有(you)機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以(yi)(yi)大幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提高都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業對硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增加。國家鼓(gu)勵自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機(ji)關公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(征(zheng)求(qiu)意見稿(gao))》為自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)市(shi)場份額(e),為改變目前國內政(zheng)府采(cai)購以(yi)(yi)合資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保障。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮(rong)將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力保障。預測(ce)未來3年(nian),我國室溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將以(yi)(yi)年(nian)均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)時我國在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)(you)機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生產技術(shu)方面(mian)取得突破,有(you)(you)機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生產技術(shu)在2005年前(qian)被幾家(jia)跨國公(gong)司壟斷,但目前(qian)我國已發(fa)展(zhan)成為(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)單體(ti)第1大(da)國,這(zhe)2個(ge)方面(mian)原因(yin)使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起(qi)開(kai)始低于石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有(you)(you)機硅(gui)產業的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)樹(shu)脂等其他有(you)(you)機硅(gui)產品的(de)(de)消費。