硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)原子交替構(gou)成,硅(gui)原子上通常連(lian)有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐高(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作。引(yin)(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很(hen)突出,在180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時(shi)(shi)間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)(shi)可(ke)(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過率在合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生理(li)惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此(ci)在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類的方法(fa)很多(duo),通常按(an)固化(hua)(hua)前的形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)(hua)溫度分(fen)為(wei)室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用(yong)(yong)單體(ti)的不同,可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用(yong)(yong)途的不同又可分(fen)為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)、超耐低(di)溫型(xing)(xing)(xing)、超耐高溫型(xing)(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國以三氯化鐵為催化劑合成的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用高比(bi)表面積的(de)氣相(xiang)法(fa)白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功(gong),使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍(yue)升(sheng)到實用階段,奠定(ding)了(le)現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術的(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅(gui)烷合成開始生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國家有美國。俄(e)羅斯(si)、德國、日(ri)本(ben)、韓國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業(ye)化研(yan)究始于(yu)1957年,多(duo)家研(yan)究所(suo)和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅氧烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性體(ti)(ti)的(de)過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)聚甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅氧烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體(ti)(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)各種類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性能(neng)及(ji)賦予(yu)硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種特(te)殊的(de)性能(neng),也加(jia)(jia)入相應的(de)各種添(tian)加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)各種有機過(guo)(guo)氧化(hua)物(wu)或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應催化(hua)劑。
加(jia)工成型方(fang)法(fa)如(ru)圖所示。一(yi)次(ci)硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進行補充交聯、驅除硫化(hua)劑分解產物和其他揮發(fa)性化(hua)合(he)物以穩定硫化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常(chang)用的(de)(de)設備有開(kai)放式(shi)煉膠機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫(zi)外線等(deng)十分穩定(ding),在不加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物理(li)(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在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,其物理(li)(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)比天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)抗(kang)凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)非常少。特別適合作為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協(xie)會(hui)統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)產銷分(fen)別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)用量(liang),可以大(da)幅度(du)提(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度(du)黨(dang)政(zheng)機(ji)關公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴(kuo)大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)采購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)(wei)改(gai)變目前國(guo)內政(zheng)府(fu)采購以合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面(mian)提(ti)供(gong)了保(bao)(bao)障。促進(jin)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用提(ti)供(gong)有力保(bao)(bao)障。預(yu)測未來3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行業將以年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要(yao)的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)價(jia)(jia)格的(de)(de)大幅上漲,同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術方面(mian)取得突(tu)破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術在2005年前被幾家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但目前我(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球(qiu)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年起開始(shi)低于石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大宗石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大規模替代石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大拓(tuo)展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶(dai)動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費。