硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲(jia)基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下仍能(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也很突(tu)出,在180℃下可(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數(shu)周(zhou)或更長(chang)時(shi)間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率在合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物(wu)中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)(you)生理(li)惰性(xing)、不會導(dao)致凝血(xue)的(de)突(tu)出特性(xing),因(yin)此(ci)在醫(yi)用(yong)領(ling)域應(ying)用(yong)廣(guang)泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分類(lei)的(de)方法很(hen)多,通常按(an)固化前的(de)形態分為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化溫度分為室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體的(de)不(bu)同,可(ke)分為甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性(xing)能和用(yong)(yong)途的(de)不(bu)同又(you)可(ke)分為通用(yong)(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)低溫型(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等等。
發展史
硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合成的。1945年(nian)(nian),硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問(wen)世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高(gao)(gao)比表面積(ji)的氣相法白炭黑(hei)補強的硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功(gong),使硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能(neng)躍(yue)升到實(shi)用(yong)階段,奠定了現代(dai)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅烷(wan)合成開始(shi)生(sheng)產硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化(hua)研究(jiu)始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研究(jiu)所和企業(ye)陸(lu)續開發出各種硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千(qian)噸,其中高(gao)(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高(gao)(gao)溫硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷變成彈性(xing)(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主要以高(gao)(gao)分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為生膠,混入補強(qiang)(qiang)填料、硫化(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫化(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)補強(qiang)(qiang)主要是(shi)各種(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)數十倍。有(you)時為了降低成本或(huo)改(gai)善膠料性(xing)(xing)(xing)能及賦予(yu)硫化(hua)(hua)(hua)膠各種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能,也加(jia)入相應的(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加(jia)劑。硫化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各種(zhong)(zhong)有(you)機過氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或(huo)加(jia)成反應催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖所示。一(yi)次(ci)硫化(hua)(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)硫化(hua)(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行(xing)補充交(jiao)聯、驅除(chu)硫化(hua)(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)以(yi)穩定(ding)硫化(hua)(hua)(hua)膠的(de)各項性(xing)能。常(chang)用(yong)的(de)設備有(you)開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征(zheng)是高溫(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但(dan)在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)(yang)及紫(zi)外線等(deng)十分(fen)穩定(ding)(ding),在不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組織(zhi)不(bu)粘連,具有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)(ye)協(xie)會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產銷分(fen)(fen)別達到1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分(fen)(fen)別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)用量約達2.0萬(wan)(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增加有(you)機硅(gui)(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)用量,可(ke)以(yi)大幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產量和單車(che)用量水平的(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)增加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度(du)黨政(zheng)機關(guan)公務用車(che)選用車(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)府采購的(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)(guo)(guo)內政(zheng)府采購以(yi)合資品(pin)(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局面提供(gong)了保(bao)障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌發(fa)展(zhan),國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應(ying)用提供(gong)有(you)力保(bao)障(zhang)。預測未來3年,我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)行業(ye)(ye)(ye)將以(yi)年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術方面取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術在2005年(nian)前被幾家(jia)跨國(guo)公司壟斷,但目前我(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為全球(qiu)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo),這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始低(di)于(yu)石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始大(da)規模替代石(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。