硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)和氧原(yuan)子交替構成,硅(gui)原(yuan)子上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲(jia)基和少(shao)量乙(yi)烯(xi)基的(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基的(de)(de)引(yin)入可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng),三(san)氟(fu)丙基及氰(qing)基的(de)(de)引(yin)入則可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)良(liang)好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作(zuo)。引(yin)入苯基后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)也很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下可長(chang)期(qi)工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing),瞬時可耐300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)(zai)合成聚合物中是較(jiao)高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)生理惰(duo)性(xing)、不會導(dao)致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)突(tu)出特(te)性(xing),因此在(zai)(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分類的方法(fa)很多,通(tong)常按固化(hua)前的形(xing)態(tai)分為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫度分為室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用單體的不同,可分為甲(jia)(jia)基乙(yi)烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)(jia)基苯基乙(yi)烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能(neng)和用途的不同又可分為通(tong)用型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用型(xing)等等。
發展史
硅橡膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由(you)美國(guo)(guo)以三(san)氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)。1945年,硅橡膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用(yong)高比表面積的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅橡膠(jiao)(jiao)研制(zhi)成(cheng)(cheng)功,使硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能(neng)躍(yue)升到(dao)實用(yong)階段,奠定了現代硅橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅烷合成(cheng)(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)化研究始于(yu)1957年,多家研究所和企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅橡膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底(di),中(zhong)國(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚(ju)硅氧(yang)烷(wan)變(bian)成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)過程(cheng)是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅氧(yang)烷(wan)為生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有(you)時(shi)為了降低成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示。一(yi)次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)補充交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化(hua)劑分解產物(wu)和其他揮(hui)發性化(hua)合物(wu)以穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設(she)備有開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征(zheng)是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然橡膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度(du),且(qie)力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃(li)化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇(yu)航工業的(de)(de)意義(yi)重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫(zi)外線等十分穩(wen)定(ding),在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)情況下,就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡膠(jiao)(jiao)差,但在(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)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與(yu)人體(ti)組織不粘(zhan)連,具(ju)有(you)抗(kang)凝(ning)血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)用量(liang)約達2.0萬t。根據觀研(yan)(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新(xin)研(yan)(yan)究,增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)用量(liang),可以(yi)大(da)幅度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安(an)全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠需求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓勵自主品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實(shi)現自主化,《2012年度黨政機關(guan)公務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求意見(jian)稿)》為(wei)自主品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政府采(cai)購的(de)(de)(de)(de)市場份額(e),為(wei)改變目(mu)前國內政府采(cai)購以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供了保(bao)障。促進自主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用提供有力保(bao)障。預測未來(lai)3年,我(wo)國室溫硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)年均20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但因為石油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲,同時我(wo)(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產技(ji)術方(fang)面取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產技(ji)術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但目(mu)前(qian)我(wo)(wo)國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球(qiu)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第1大(da)國,這2個方(fang)面原因使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始(shi)低于(yu)石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗(zong)石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市(shi)場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。