硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)(tong)常連(lian)有兩個有機(ji)基團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通(tong)(tong)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基和少量乙烯基的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成(cheng)。苯基的(de)引(yin)入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙基及氰(qing)基的(de)引(yin)入則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入苯基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)長期(qi)工(gong)作,稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數周或(huo)更長時(shi)間仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)的(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此在(zai)醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛(fan)。
主要(yao)品(pin)種
硅(gui)橡膠分類的(de)方法很(hen)多,通(tong)常按固化
前(qian)的形態分(fen)為(wei)(wei)固體(ti)(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用單體(ti)(ti)的不(bu)同,可分(fen)為(wei)(wei)甲基乙(yi)烯基硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅,腈(jing)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能和(he)用途(tu)的不(bu)同又可分(fen)為(wei)(wei)通(tong)用型(xing)(xing)(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)(xing)、醫(yi)用型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表(biao)面積(ji)的(de)氣相(xiang)法(fa)白炭(tan)黑補(bu)強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)(yan)制(zhi)成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍升(sheng)到(dao)實(shi)用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開始(shi)(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業(ye)化研(yan)(yan)究(jiu)始(shi)(shi)于(yu)1957年(nian),多家研(yan)(yan)究(jiu)所和(he)企業(ye)陸續開發出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能力(li)為135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要(yao)以高分(fen)子量的(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)為生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)白炭(tan)黑,可使(shi)硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數十(shi)倍(bei)。有(you)時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能及(ji)賦予(yu)硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)特殊(shu)的(de)性(xing)能,也加(jia)入(ru)相應的(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工(gong)成型方(fang)法如(ru)圖所示(shi)。一次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)(de)交(jiao)(jiao)聯反應(ying);二(er)次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行(xing)補充交(jiao)(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分解產(chan)物和(he)其他揮(hui)發(fa)性(xing)化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各(ge)項性(xing)能。常(chang)用的(de)(de)設(she)備(bei)有開放式(shi)煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空(kong)密煉(lian)機。
主要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠仍(reng)能(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度(du)(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等十分穩定,在(zai)(zai)不加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠具(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)(chang)好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠差(cha),但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。(6)耐油及化(hua)學(xue)試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠具(ju)有中(zhong)(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠對(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)等氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有抗凝(ning)血作用,對(dui)肌(ji)體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)(chang)少。特別適(shi)合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可以(yi)(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)(ti)高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實(shi)現(xian)自(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場份額(e),為(wei)(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)以(yi)(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)(ti)供了保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)(ti)供有力(li)保障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)橡膠是重要的(de)(de)(de)非石油(you)(you)基合成橡膠,約占非石油(you)(you)基合成橡膠消費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但(dan)(dan)因(yin)為(wei)石油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時我國(guo)在硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方面取得(de)突破,有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在2005年前被幾(ji)家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但(dan)(dan)目前我國(guo)已發展成為(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體(ti)(ti)第(di)1大(da)(da)國(guo),這2個方面原因(yin)使(shi)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從(cong)2011年起開始(shi)低(di)于(yu)石油(you)(you)基合成橡膠,僅約為(wei)大(da)(da)宗石油(you)(you)基橡膠的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)合成橡膠,并開始(shi)大(da)(da)規模替代石油(you)(you)基合成橡膠。這將(jiang)極大(da)(da)拓展有(you)(you)機硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場(chang)空間(jian),同時將(jiang)帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等(deng)其(qi)他有(you)(you)機硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。