硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅和氧(yang)原子(zi)交替(ti)構成(cheng),硅原子(zi)上(shang)通常連有兩(liang)個有機(ji)基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)硅氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引入可提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)的(de)(de)引入則可提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引入苯基(ji)后,可達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)(tu)出(chu)(chu),在(zai)180℃下(xia)可長期工作(zuo),稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時(shi)間仍有彈性(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過(guo)率(lv)在(zai)合成(cheng)聚合物(wu)中是較高(gao)的(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有生理惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致(zhi)凝血的(de)(de)突(tu)(tu)出(chu)(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用領(ling)域應用廣泛(fan)。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很多,通常按固化
前的形(xing)態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)硫(liu)化(hua)(hua)溫度(du)分(fen)為(wei)室(shi)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)所(suo)用(yong)單體(ti)的不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能和用(yong)途(tu)的不同又(you)可分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐高(gao)溫型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由(you)美國(guo)以三(san)氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高(gao)(gao)比表面積的氣相法白炭黑補強(qiang)的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性(xing)能躍升(sheng)到(dao)實用階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的基礎。從二(er)(er)甲(jia)基二(er)(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工(gong)業化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年,多家研(yan)究所和企(qi)業陸(lu)續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千(qian)噸,其中(zhong)高(gao)(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化(hua)硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指(zhi)聚硅氧烷變成彈(dan)性體(ti)的(de)(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅氧烷為生(sheng)膠(jiao),混(hun)入(ru)補(bu)強填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加熱加壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)性體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強主(zhu)要是各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度增加數十(shi)倍(bei)。有時為了降(jiang)低成本(ben)或(huo)改善膠(jiao)料性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能(neng),也加入(ru)相應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)有機過(guo)氧化(hua)(hua)物(wu)或(huo)加成反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如圖所(suo)示(shi)。一(yi)次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進行(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)(lian)反應;二(er)次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進行(xing)補(bu)充交聯(lian)(lian)、驅除(chu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑分(fen)解(jie)產物和其(qi)他揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)各項性(xing)能。常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)(deng)十分穩(wen)定(ding)(ding),在(zai)不加任(ren)何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具(ju)有(you)(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)(deng)氣體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組織(zhi)(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)(you)抗(kang)凝(ning)血(xue)作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌(ji)體組織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合作(zuo)為(wei)醫用(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)(fen)別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分(fen)(fen)別增(zeng)(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天(tian)下(xia)的(de)(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)(zeng)(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量,可(ke)以大(da)幅度(du)提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安(an)全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡膠需求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主品牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)(zi)主化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主品牌擴大(da)在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)改變目(mu)前(qian)國(guo)內政(zheng)府采購以合資品牌產(chan)品為(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進自(zi)(zi)主品牌發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有力保(bao)障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重(zhong)要的(de)非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約占非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消費量的(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)大(da)(da)(da)幅(fu)上漲,同時我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術方面取得突破(po),有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)2005年前被幾家跨國(guo)公司壟(long)斷(duan),但目前我(wo)國(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)第(di)1大(da)(da)(da)國(guo),這2個方面原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)價(jia)格(ge)從2011年起開(kai)始(shi)低于石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約為(wei)(wei)大(da)(da)(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開(kai)始(shi)大(da)(da)(da)規模替代石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這將極大(da)(da)(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)市場(chang)空間,同時將帶(dai)動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品(pin)的(de)消費。