硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替構(gou)成,硅(gui)原子(zi)上(shang)通(tong)常(chang)連有兩個(ge)有機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)可提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)則可提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu),在180℃下(xia)可長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時間仍有彈(dan)性(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透(tou)過(guo)率在合(he)成聚合(he)物(wu)中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)、不會(hui)導致凝(ning)血的(de)(de)突出(chu)特性(xing),因此(ci)在醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠分類的(de)方法很多(duo),通(tong)常按(an)固(gu)化前的(de)形態分為(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)(he)液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫化溫度分為(wei)室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所(suo)用單體(ti)的(de)不同,可分為(wei)甲基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)性(xing)能(neng)和(he)(he)用途的(de)不同又(you)可分為(wei)通(tong)用型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)以三氯(lv)(lv)化鐵為催化劑合(he)成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年(nian),采用高(gao)(gao)比表面積(ji)的(de)(de)氣相(xiang)法白(bai)炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能(neng)躍升到實(shi)用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業化研(yan)(yan)究始(shi)于(yu)1957年(nian),多(duo)家研(yan)(yan)究所和企業陸續(xu)開發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高(gao)(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化硅(gui)(gui)橡膠是指(zhi)聚(ju)硅(gui)(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以(yi)高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)烷為生(sheng)膠,混(hun)入(ru)補強填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)(de)補強主(zhu)要是各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)化膠的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有(you)時為了降低成(cheng)本(ben)或改善膠料(liao)性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)(liu)(liu)化膠各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)特(te)殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化劑是各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機過(guo)氧(yang)化物或加(jia)(jia)成(cheng)反(fan)應催(cui)化劑。
加工成型(xing)方法如圖所示。一(yi)次硫化的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行高(gao)分子鏈的(de)交聯反應;二次硫化的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行補充(chong)交聯、驅除(chu)硫化劑(ji)分解產物和其他揮(hui)發性化合物以穩定硫化膠的(de)各項性能。常用的(de)設(she)備有(you)開放式煉膠機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩定(ding),在(zai)不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)情(qing)況(kuang)下,就具(ju)(ju)有優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下,其(qi)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等氣(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘(zhan)連,具(ju)(ju)有抗(kang)凝(ning)血作用,對肌體(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適(shi)合作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分(fen)別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用量約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)用量,可以(yi)大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)用量水(shui)平的(de)(de)(de)提高(gao)都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件實現自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機(ji)關(guan)公務(wu)用車(che)(che)選用車(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌擴大在政府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)(guo)內政府采購(gou)以(yi)合資品(pin)(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)(mian)提供(gong)了保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌發展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用提供(gong)有力保障。預測未來3年(nian),我(wo)國(guo)(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價格的(de)大(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵(jian)原(yuan)料有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術方面取得(de)突破(po),有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年前(qian)(qian)被(bei)幾家跨(kua)國公司壟斷,但目前(qian)(qian)我國已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球(qiu)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第(di)1大(da)國,這2個方面原(yuan)因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開始(shi)低(di)于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開始(shi)大(da)規(gui)模替代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓(tuo)展有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場空間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)消(xiao)費。