硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交(jiao)替(ti)構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有兩(liang)個有機基(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)能(neng)(neng)良好,一般(ban)在-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工作(zuo)(zuo)。引入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出(chu),在180℃下可(ke)(ke)長期工作(zuo)(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或(huo)更長時間仍(reng)有彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)好,氧(yang)氣(qi)(qi)透過率在合成聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因此(ci)在醫用領域應用廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠分類的(de)方法很(hen)多,通(tong)常按(an)(an)(an)固(gu)化前(qian)的(de)形態分為固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液(ye)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)(an)硫(liu)化溫度(du)分為室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)(gao)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)(an)所用(yong)單體的(de)不同(tong),可分為甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等;按(an)(an)(an)性(xing)能和用(yong)途的(de)不同(tong)又可分為通(tong)用(yong)型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高(gao)(gao)溫型(xing)、高(gao)(gao)強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)以三(san)氯化鐵為(wei)催化劑合(he)成的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用(yong)(yong)高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的性(xing)能躍升(sheng)到(dao)(dao)實用(yong)(yong)階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合(he)成開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化研究始于(yu)1957年(nian)(nian),多家研究所和(he)企業(ye)陸續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為(wei)135千噸,其中高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡膠是(shi)指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)體的(de)過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它(ta)主要(yao)(yao)以高(gao)分子量的(de)聚甲基乙(yi)烯基硅氧(yang)烷為(wei)生膠,混入補強填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅橡膠的(de)補強主要(yao)(yao)是(shi)各種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)強度(du)增加(jia)數十(shi)倍。有時為(wei)了降(jiang)低成(cheng)本或(huo)改善膠料性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)入相應(ying)(ying)的(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)有機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如圖所(suo)示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯反(fan)應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行補(bu)充交(jiao)聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和其(qi)他(ta)揮發性(xing)化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)各(ge)項(xiang)性(xing)能。常用的(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高溫穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫環(huan)境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫度(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對航(hang)空(kong)(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)十分穩(wen)定,在不(bu)加任何(he)添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)優良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫下(xia)的(de)(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)高溫和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫下(xia),其物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化學(xue)試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組(zu)織不(bu)粘連(lian),具有(you)抗(kang)凝血作(zuo)用(yong),對肌體組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適(shi)合作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛(liang)(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang)(liang),同(tong)比分別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增加(jia)有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)(liang),可以大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能(neng),因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)增加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自主化,《2012年(nian)度(du)黨政機關公(gong)務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自主品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政府(fu)采(cai)購的(de)(de)市場份額,為改變目前國(guo)內(nei)政府(fu)采(cai)購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主的(de)(de)局面(mian)提(ti)供(gong)了(le)保障。促進(jin)自主品(pin)牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有(you)力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業將以年(nian)均20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同(tong)時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方(fang)面(mian)(mian)取(qu)得突破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國公(gong)司壟斷,但目前我國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)單體第(di)1大(da)(da)國,這(zhe)2個方(fang)面(mian)(mian)原(yuan)因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始低(di)于石油(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗石油(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規模(mo)替代石油(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)(you)機硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空(kong)間(jian),同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其(qi)他(ta)有(you)(you)機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。