硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上通常連(lian)有(you)兩個(ge)有(you)機(ji)基團的(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由(you)含(han)甲基和(he)少量(liang)乙烯基的(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成。苯基的(de)引(yin)入(ru)(ru)可提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高、低溫(wen)性能,三氟丙基及氰基的(de)引(yin)入(ru)(ru)則可提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性能。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性能良好(hao),一(yi)般(ban)在(zai)-55℃下(xia)仍能工作。引(yin)入(ru)(ru)苯基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱性能也(ye)很突出,在(zai)180℃下(xia)可長(chang)期工作,稍(shao)高于200℃也(ye)能承受數周或(huo)更長(chang)時(shi)間仍有(you)彈性,瞬時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)透氣(qi)性好(hao),氧氣(qi)透過率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是較高的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性、不會(hui)導致凝血的(de)突出特性,因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通常按固化
前的(de)形態(tai)分為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度分為室溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用單(dan)體的(de)不同(tong),可分為甲(jia)(jia)基(ji)(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性(xing)能和用途的(de)不同(tong)又可分為通用型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用型(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是(shi)由美國(guo)以(yi)三氯化鐵為(wei)催化劑合成的。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采(cai)用(yong)高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的性能躍升到實用(yong)階段(duan),奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技術的基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的工業(ye)化研(yan)究始于1957年,多家(jia)研(yan)究所和企(qi)業(ye)陸續開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)(cheng)彈性體(ti)的(de)過程是(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高分(fen)子量的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)補(bu)強填料、硫化(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種類型的(de)白炭黑,可使(shi)硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)增加(jia)(jia)數十倍。有時為了降低成(cheng)(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性能及賦(fu)予硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)性能,也加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)各(ge)種添加(jia)(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種有機(ji)過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所(suo)示。一次硫(liu)(liu)(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進(jin)行高分子鏈的(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)(liu)(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進(jin)行補充交聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠的(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)設備有開(kai)放式煉膠機、捏合機及(ji)真空密煉機。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)能無明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊(shu)配方(fang)可達(da)-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能優異。這對(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)十分穩定(ding),在不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能,耐電(dian)暈性(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)能比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)能優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)能。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅(xiu),與人體(ti)組織不(bu)粘連,具有抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)(te)別適合作為醫用材料。
硅(gui)橡膠的(de)用(yong)量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)協會(hui)統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用量約(yue)達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)零部件(jian)方面的(de)(de)用量,可(ke)以大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)產量和單(dan)車(che)用量水平的(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵自主品(pin)(pin)(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)零部件(jian)實現自主化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政機關(guan)公(gong)務用車(che)選(xuan)用車(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自主品(pin)(pin)(pin)牌擴大在政府采(cai)購的(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)內政府采(cai)購以合(he)資(zi)品(pin)(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)(pin)為(wei)主的(de)(de)局面提(ti)供了保障(zhang)。促進自主品(pin)(pin)(pin)牌發展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)應用提(ti)供有(you)力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)大幅上漲,同時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技術方面取(qu)得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被幾家跨國公(gong)司壟斷,但目前我國已發展成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大國,這(zhe)2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從(cong)2011年起(qi)開(kai)(kai)始低(di)于(yu)石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)(wei)(wei)大宗(zong)石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉價的(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)(kai)始大規模替代石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大拓展有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同時將帶(dai)動(dong)硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。