硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常(chang)連有(you)(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)(you)機(ji)基團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基和少量乙烯基的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節(jie)組成。苯基的(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高、低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基及氰基的(de)(de)(de)引入(ru)則(ze)可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入(ru)苯基后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)(tu)出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高于200℃也能(neng)(neng)承受數(shu)周或更長時(shi)間仍有(you)(you)(you)彈(dan)性(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過(guo)率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是較(jiao)高的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)(you)(you)生理惰性(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)(de)突(tu)(tu)出(chu)特性(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分(fen)類(lei)的方法很多(duo),通(tong)常按固化
前的(de)形態分為(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)硫(liu)化溫度分為(wei)室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)所用單(dan)體(ti)的(de)不(bu)同(tong),可分為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng);按(an)(an)性能和(he)用途的(de)不(bu)同(tong)又可分為(wei)通用型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅橡膠(jiao)(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合(he)成的(de)。1945年(nian),硅橡膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面(mian)積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅橡膠(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階段(duan),奠定了現代硅橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基(ji)礎(chu)。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅烷合(he)成開始生(sheng)產硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)工業化研究始于1957年(nian),多家研究所和企(qi)業陸續開發(fa)出各(ge)種硅橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的過(guo)程(cheng)是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型的。它主(zhu)要(yao)以高分子量的聚甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的補強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種類型的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的強度增加(jia)數十倍。有時(shi)為了降低成(cheng)(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特(te)殊的性(xing)能,也加(jia)入(ru)相應(ying)的各(ge)種添(tian)加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種有機(ji)過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)高分(fen)子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二(er)次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和(he)其他揮發(fa)性化(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)各項(xiang)性能。常用(yong)的(de)設備有(you)開放式煉膠(jiao)機、捏(nie)合機及真空密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)和(he)表面硬度,且(qie)力學性(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其(qi)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外(wai)線等十分(fen)穩定(ding),在不(bu)(bu)加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)也非(fei)(fei)常(chang)好。(5)物理機械(xie)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機械(xie)性(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理機械(xie)性(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二(er)氧化(hua)碳(tan)等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)比(bi)(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組織(zhi)不(bu)(bu)粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)非(fei)(fei)常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會統(tong)計,2012年(nian),汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分別增長4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增加有機硅(gui)(gui)材料在汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅度提高(gao)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提高(gao)都(dou)將推動汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增加。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵自主品牌(pai)的(de)(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實(shi)現自主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)(wei)自主品牌(pai)擴大在政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)內(nei)政(zheng)府采(cai)購以(yi)合資品牌(pai)產(chan)(chan)品為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)局面提供了(le)保障(zhang)。促進自主品牌(pai)發展(zhan),國(guo)產(chan)(chan)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)(wei)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提供有力(li)保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業將以(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術方(fang)面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術在(zai)2005年(nian)前被(bei)幾(ji)家跨國(guo)公司壟斷,但目(mu)前我(wo)國(guo)已發(fa)展成(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體第(di)1大(da)(da)國(guo),這2個(ge)方(fang)面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規(gui)模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間(jian),同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)費。