硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和氧原子交替構(gou)成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)原子上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)含(han)甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)(cheng)。苯(ben)(ben)基(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)(gong)作(zuo)。引(yin)(yin)(yin)入(ru)苯(ben)(ben)基(ji)后(hou),可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工(gong)(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)承受(shou)數周或更長(chang)時(shi)(shi)間仍有(you)彈性(xing),瞬時(shi)(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧氣透(tou)過率在(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理(li)惰性(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類(lei)的方法很多,通常(chang)按固化前(qian)的形(xing)態分為(wei)固體(ti)硅橡(xiang)膠和液體(ti)硅橡(xiang)膠;按硫(liu)(liu)化溫(wen)度(du)分為(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)化硅橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化硅橡(xiang)膠;按所用(yong)(yong)單(dan)體(ti)的不(bu)同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)膠,甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)膠等(deng)(deng);按性能(neng)和用(yong)(yong)途的不(bu)同又可(ke)分為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)、超(chao)耐低(di)溫(wen)型(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美國以三(san)氯(lv)化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑合(he)成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比表面積(ji)的(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用階段(duan),奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國家有美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)(yan)究始于1957年,多家研(yan)(yan)究所(suo)和企(qi)業陸續開(kai)(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分子量(liang)的(de)(de)(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)(qiang)主要(yao)是各(ge)種類型的(de)(de)(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有(you)(you)時(shi)為了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)各(ge)種添(tian)加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種有(you)(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖所示。一次硫化(hua)(hua)的目(mu)的是進行高分(fen)子鏈的交(jiao)聯反應;二次硫化(hua)(hua)的目(mu)的是進行補充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)(hua)劑(ji)分(fen)解產物和其(qi)他揮(hui)發性化(hua)(hua)合(he)物以穩定硫化(hua)(hua)膠的各項(xiang)性能。常用的設備有開(kai)放式(shi)煉(lian)膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密(mi)煉(lian)機(ji)。
主要(yao)性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征(zheng)是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫外(wai)線等十(shi)分穩定,在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)情況下,就具有(you)優(you)良(liang)的(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)物(wu)(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于(yu)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等氣(qi)體的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)(wu)味,無(wu)(wu)(wu)嗅(xiu),與人體組(zu)織不粘連,具有(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體組(zu)織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特別適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量
據中國汽車(che)(che)(che)工業協(xie)會統計,2012年,汽車(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽車(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)用量約達2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研天下(xia)的(de)新(xin)研究,增(zeng)加有(you)機(ji)硅材料在汽車(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)用量,可以大(da)幅度提高汽車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽車(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)用量水(shui)平的(de)提高都將(jiang)推動汽車(che)(che)(che)工業對硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)增(zeng)加。國家(jia)鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)化(hua),《2012年度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務(wu)用車(che)(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見(jian)稿)》為自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在政(zheng)府采(cai)購的(de)市場(chang)份額(e),為改(gai)變目前國內政(zheng)府采(cai)購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)局面提供了(le)保障(zhang)。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國產(chan)汽車(che)(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)為汽車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應(ying)用提供有(you)力保障(zhang)。預測未來3年,我國室溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽車(che)(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)非石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)大(da)幅上(shang)漲(zhang),同(tong)時(shi)我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技(ji)術方面(mian)取得(de)突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技(ji)術在2005年前(qian)(qian)被幾家跨國公司壟(long)斷,但目前(qian)(qian)我國已發(fa)展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國,這2個方面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始低(di)于石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市(shi)場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)消費。