硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常連有兩個有機基(ji)(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)(ji)(ji)的(de)引入則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)良(liang)好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)(ji)后(hou),可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)熱性能(neng)(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承(cheng)受數周或更長時間(jian)仍(reng)有彈性,瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透(tou)氣(qi)性好(hao),氧(yang)氣(qi)透(tou)過率在(zai)合(he)成聚合(he)物中(zhong)是較高(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有生理惰性、不會導致凝(ning)血的(de)突出特性,因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主(zhu)要品(pin)種
硅橡膠分類(lei)的(de)方法很多,通常按固化
前(qian)的(de)形態分(fen)為(wei)(wei)(wei)固體硅橡(xiang)膠和液(ye)體硅橡(xiang)膠;按硫化溫度(du)分(fen)為(wei)(wei)(wei)室溫硫化硅橡(xiang)膠,高溫硫化硅橡(xiang)膠;按所用(yong)(yong)單體的(de)不(bu)同,可分(fen)為(wei)(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅橡(xiang)膠,甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅橡(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)膠等(deng)(deng);按性能和用(yong)(yong)途的(de)不(bu)同又可分(fen)為(wei)(wei)(wei)通用(yong)(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫型(xing)、超耐(nai)高溫型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早期(qi)是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為(wei)催(cui)化劑(ji)合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產品問世。1948年(nian),采用(yong)(yong)高比表面積的(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研(yan)制(zhi)成(cheng)功(gong),使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)性能躍升到實用(yong)(yong)階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產技(ji)術的(de)基礎(chu)。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)國(guo)(guo)(guo)家有(you)美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)工業化研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和企(qi)業陸續開發出(chu)各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產能力為(wei)135千(qian)噸,其中高溫膠100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成彈性體的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分子量(liang)的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補(bu)(bu)強填(tian)料、硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)成彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)(bu)強主要(yao)是(shi)各種類型的(de)(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有時(shi)為了降低成本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性能(neng)及賦(fu)予(yu)硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種特(te)殊的(de)(de)(de)性能(neng),也加(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)各種添(tian)加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各種有機過氧(yang)化(hua)物(wu)或(huo)加(jia)成反應催化(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯反(fan)應(ying);二次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補(bu)充(chong)交聯、驅除硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)分(fen)解產物和(he)其他揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)合物以(yi)穩定硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩定(ding),在不(bu)加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好(hao)。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)有(you)抗凝血(xue)作用,對肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適(shi)合作為(wei)醫用材料(liao)。
硅(gui)橡膠的(de)用量
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同(tong)比(bi)分別增(zeng)(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研天(tian)下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)有機硅材料在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自主品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自主化(hua),《2012年度(du)黨(dang)政機關(guan)公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意見稿(gao))》為自主品(pin)牌擴大在政府采(cai)購的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為改變目(mu)前國(guo)內政府采(cai)購以合資品(pin)牌產品(pin)為主的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了保障。促進自主品(pin)牌發(fa)展,國(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有力(li)保障。預測未來(lai)3年,我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)大幅上漲,同(tong)時(shi)我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)生(sheng)產技術(shu)方面取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)生(sheng)產技術(shu)在2005年前被幾家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但目前我(wo)國(guo)已發(fa)展成為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo),這(zhe)2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開始低于石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為廉(lian)價的(de)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規模替代石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)市場空(kong)間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)消費(fei)。