硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基和(he)少量乙(yi)烯(xi)基的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節(jie)組成。苯基的(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙基及氰基的(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能工作(zuo)。引入(ru)(ru)苯基后(hou),可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能承受(shou)數周或更長時(shi)間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)合成聚(ju)合物中是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具(ju)有(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要(yao)品種
硅橡膠分類的方法很(hen)多,通常按固化
前的(de)形態分(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化(hua)溫(wen)度(du)分(fen)為室(shi)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)(yong)單體(ti)的(de)不(bu)同,可(ke)分(fen)為甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用(yong)(yong)途的(de)不(bu)同又(you)可(ke)分(fen)為通(tong)用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三(san)氯化鐵(tie)為催化劑合(he)成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的氣(qi)相法(fa)白炭黑補(bu)強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性(xing)能(neng)(neng)躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)的基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化研究(jiu)始(shi)(shi)于(yu)1957年(nian),多家研究(jiu)所和企(qi)業(ye)陸續(xu)開發出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)(neng)力為135千(qian)噸,其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡膠是(shi)指聚(ju)硅氧烷變成(cheng)彈性(xing)體(ti)(ti)的(de)過(guo)程(cheng)是(shi)經過(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主要(yao)以高(gao)分子量(liang)的(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧烷為(wei)(wei)生膠,混(hun)入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)(ti)。硅橡膠的(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是(shi)各種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)強(qiang)度(du)增加(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)(wei)了降低成(cheng)本或(huo)改善膠料(liao)性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各種(zhong)特殊(shu)的(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入相應的(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)有機過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法(fa)如圖(tu)所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)(de)(de)交聯反應(ying);二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行(xing)補充(chong)交聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解(jie)產物和其他(ta)揮發性化(hua)(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)各項性能。常(chang)用的(de)(de)(de)設(she)備有開放式煉膠機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線等(deng)(deng)(deng)十分(fen)穩定,在不(bu)加任(ren)何添(tian)加劑的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)(deng)(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)(wu)味,無(wu)(wu)(wu)嗅,與(yu)人(ren)體(ti)組織不(bu)粘(zhan)連,具有抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適(shi)合(he)作為醫用材料。
硅橡膠(jiao)的用量(liang)
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協(xie)會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀(guan)研天下(xia)的(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加有(you)(you)機硅(gui)材(cai)料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)(yi)(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自主品牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現自主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見(jian)稿)》為自主品牌(pai)(pai)擴大(da)在政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市場份額,為改(gai)變目(mu)前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購(gou)以(yi)(yi)(yi)合資品牌(pai)(pai)產(chan)品為主的(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供(gong)(gong)了保(bao)障。促進自主品牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供(gong)(gong)有(you)(you)力保(bao)障。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將以(yi)(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠是(shi)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)非石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠,約(yue)占非石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠消(xiao)費量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石油(you)價格(ge)的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)時我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵(jian)原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技術方(fang)面(mian)(mian)取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技術在(zai)2005年前被幾家跨國公司壟斷,但目前我國已發展成為全球(qiu)有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)國,這(zhe)2個(ge)方(fang)面(mian)(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起開始低于(yu)石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠,僅約(yue)為大(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)膠,并開始大(da)規模替代石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠。這(zhe)將極大(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空間(jian),同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機硅(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。