硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈由硅(gui)和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)原(yuan)子(zi)上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要(yao)由含甲(jia)基和少量乙烯基的(de)硅(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成(cheng)。苯基的(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙基及(ji)氰(qing)基的(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)良(liang)好,一般(ban)在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也很突(tu)出(chu),在(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受(shou)數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率在(zai)(zai)合成(cheng)聚合物(wu)中是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)。此(ci)(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝(ning)血的(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此(ci)(ci)在(zai)(zai)醫(yi)用領(ling)域應用廣泛。
主要(yao)品種(zhong)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分類(lei)的(de)方法很多(duo),通常按固化(hua)(hua)前的(de)形態分為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)單體的(de)不(bu)同(tong),可(ke)分為(wei)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能(neng)和用(yong)(yong)途的(de)不(bu)同(tong)又(you)可(ke)分為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面積的(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍(yue)升(sheng)到實(shi)用(yong)階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研(yan)究始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所(suo)和企業(ye)陸續開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為(wei)135千(qian)噸,其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠是指聚硅氧烷變成彈性(xing)體(ti)的(de)過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的(de)。它主(zhu)(zhu)要以(yi)高(gao)分(fen)子量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅氧烷為生膠,混入(ru)補(bu)強(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)補(bu)強(qiang)主(zhu)(zhu)要是各種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)膠的(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍(bei)。有(you)時為了降低成本或(huo)改善(shan)膠料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入(ru)相應的(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是各種(zhong)有(you)機過(guo)氧化(hua)物或(huo)加(jia)成反應催化(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法(fa)如圖所示(shi)。一次(ci)硫化(hua)的(de)目(mu)(mu)的(de)是進(jin)行高(gao)分子鏈的(de)交聯(lian)反應;二(er)次(ci)硫化(hua)的(de)目(mu)(mu)的(de)是進(jin)行補充交聯(lian)、驅(qu)除硫化(hua)劑分解(jie)產物和其他揮發性(xing)化(hua)合(he)物以穩定(ding)硫化(hua)膠的(de)各(ge)項性(xing)能(neng)。常(chang)用的(de)設備有開放式(shi)煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅(jin)是天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業(ye)的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線(xian)等十分穩(wen)定,在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣體的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人(ren)體組織不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用量約達(da)(da)2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研(yan)天下(xia)的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)用量,可以(yi)大幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用量水平的(de)(de)提(ti)(ti)高都將推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)主化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政機(ji)關公務(wu)用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目(mu)(mu)錄(征求意見稿)》為自(zi)主品(pin)牌(pai)擴大在政府采購(gou)的(de)(de)市場份額,為改變目(mu)(mu)前(qian)國(guo)內政府采購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主的(de)(de)局(ju)面提(ti)(ti)供了保(bao)障。促進(jin)自(zi)主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用提(ti)(ti)供有力保(bao)障。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)非(fei)石油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約占非(fei)石油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石油(you)價格的(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產技(ji)術方面(mian)取得突(tu)破(po),有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產技(ji)術在2005年前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)(guo)公(gong)司(si)壟斷(duan),但(dan)目前(qian)我國(guo)(guo)已發展(zhan)成為全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大國(guo)(guo),這2個方面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)價格從2011年起(qi)開始低于石油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約為大宗石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并開始大規模(mo)替代(dai)石油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這將極大拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間(jian),同(tong)時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。