硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及(ji)(ji)耐油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一(yi)般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)也很(hen)突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受(shou)數(shu)周或更長時間仍有(you)彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)耐300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在(zai)(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)突出特性(xing),因(yin)此在(zai)(zai)醫(yi)用(yong)領域(yu)應(ying)用(yong)廣泛。
主要(yao)品種
硅橡膠分類的方法(fa)很多,通常按(an)固化
前的形態分為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫(liu)化(hua)溫度分為(wei)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用單(dan)體的不同,可分為(wei)甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)(an)性能(neng)和用途的不同又(you)可分為(wei)通用型(xing)、超耐低(di)溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為(wei)催化劑合成的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采用(yong)高(gao)(gao)比表面(mian)積(ji)的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能躍升(sheng)到實用(yong)階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業化研(yan)究始于1957年(nian),多(duo)家研(yan)究所和(he)企業陸續開(kai)發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千噸,其中(zhong)(zhong)高(gao)(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅氧烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)(dan)性體的(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)聚甲基乙烯基硅氧烷為(wei)生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)(dan)性體。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強主(zhu)要是各(ge)種(zhong)(zhong)類(lei)型的(de)白炭黑(hei),可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度(du)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)數(shu)十(shi)倍。有時為(wei)了(le)降低成(cheng)(cheng)本(ben)或(huo)(huo)改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性能(neng)及賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)性能(neng),也加(jia)(jia)(jia)入相應的(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)(zhong)有機過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)(huo)加(jia)(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所示(shi)。一次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行(xing)(xing)高分子鏈的(de)(de)(de)交(jiao)(jiao)聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行(xing)(xing)補充(chong)交(jiao)(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)各項性(xing)能。常用(yong)的(de)(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半,但在200℃以上的(de)高(gao)溫(wen)環(huan)境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保(bao)持(chi)一定的(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃(li)化溫(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明(ming)其(qi)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對航空(kong)、宇航工業的(de)意義重大(da)。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩定,在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有優良的(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)低(di)(di)溫(wen)下(xia),其(qi)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等(deng)的(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)組織不粘連(lian),具(ju)(ju)有抗(kang)凝(ning)血作(zuo)用(yong)(yong),對肌體(ti)組織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別(bie)適(shi)合作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)產銷(xiao)分別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用量約達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)新研(yan)究(jiu),增加有(you)機硅材料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)方(fang)面的(de)(de)用量,可(ke)以(yi)(yi)大(da)幅度提(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)產量和單車(che)(che)用量水平的(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動汽(qi)車(che)(che)工業對硅橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)實(shi)現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)(zai)政府采購(gou)的(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)內(nei)政府采購(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)局(ju)面提(ti)供(gong)了(le)保障。促進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產汽(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用提(ti)供(gong)有(you)力保障。預(yu)測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)行業將以(yi)(yi)年(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技術(shu)(shu)方(fang)面(mian)取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技術(shu)(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟(long)斷(duan),但(dan)目前我國(guo)已發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始低于石油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石油(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)規模(mo)替代石油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)消費。