硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常(chang)連(lian)有兩(liang)個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油(you)性能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)良好(hao),一(yi)般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性能(neng)也(ye)很突出,在180℃下(xia)可長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承(cheng)受數周(zhou)或更長時(shi)間仍(reng)有彈性,瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性好(hao),氧氣透過率在合成聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有生(sheng)理(li)惰性、不(bu)會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特(te)性,因此在醫用領域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)分類的方法很多(duo),通(tong)常(chang)按(an)(an)固化(hua)前的形(xing)態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)度(du)分為(wei)室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用單(dan)體(ti)的不同,可分為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)(an)性能和(he)用途的不同又可分為(wei)通(tong)用型、超耐(nai)低(di)溫(wen)型、超耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)型、高(gao)(gao)強力型、耐(nai)油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)以(yi)三氯化鐵為催化劑合成的。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世。1948年,采用(yong)高比(bi)表面積(ji)的氣相法白炭(tan)黑(hei)補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍升(sheng)到實用(yong)階段,奠(dian)定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術的基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家(jia)有(you)美(mei)國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工業化研究(jiu)始于(yu)1957年,多家(jia)研究(jiu)所和企業陸續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能力為135千噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是指聚(ju)硅(gui)氧烷變成彈(dan)性體的(de)(de)過程是經(jing)過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主要以高分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生膠,混入(ru)補強填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)性體。硅(gui)橡膠的(de)(de)補強主要是各種類型的(de)(de)白(bai)炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有時為了降(jiang)低(di)成本(ben)或改(gai)善膠料(liao)性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各種特(te)殊的(de)(de)性能(neng),也加(jia)入(ru)相應的(de)(de)各種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各種有機過氧化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型(xing)方法如圖所(suo)示。一次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)(lian)反應(ying);二次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行補充交(jiao)聯(lian)(lian)、驅除(chu)硫化(hua)(hua)劑分解(jie)產物(wu)和其(qi)他(ta)揮發性化(hua)(hua)合物(wu)以穩定(ding)硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各(ge)項性能。常(chang)用的(de)設(she)備(bei)有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半(ban),但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這(zhe)對航空、宇航工業的(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等十(shi)分穩定(ding),在(zai)(zai)不加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)情(qing)況下,就(jiu)具(ju)有優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異(yi)的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物理(li)(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人(ren)體組織(zhi)不粘連,具(ju)有抗凝血作用(yong),對肌體組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)量約(yue)達2.0萬t。根據觀研(yan)(yan)天下的(de)新研(yan)(yan)究,增(zeng)加有(you)機硅材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)量,可(ke)以大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)提(ti)高(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)(zi)主品(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)主化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為自(zi)(zi)主品(pin)牌擴大在(zai)政府采購(gou)(gou)的(de)市場份額(e),為改變目(mu)前國(guo)內政府采購(gou)(gou)以合資(zi)品(pin)牌產(chan)品(pin)為主的(de)局面提(ti)供(gong)了(le)保障。促進自(zi)(zi)主品(pin)牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有(you)力(li)保障。預(yu)測未來(lai)3年(nian),我國(guo)室(shi)溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)(fei)量(liang)的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同時我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術方面取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被幾家跨(kua)國公司壟斷,但(dan)目前我國已發(fa)展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國,這2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)(ge)從2011年起開始(shi)低于石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市(shi)場空間,同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費(fei)(fei)。