硅橡膠是(shi)指主鏈由硅和(he)氧原(yuan)子(zi)交(jiao)替(ti)構成(cheng),硅原(yuan)子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)(tu)出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期(qi)工作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或(huo)更長時間(jian)仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透過率在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)(tu)出(chu)特性(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域應(ying)用廣泛。
主要品(pin)種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類(lei)的(de)(de)方法很多,通常按(an)固(gu)化前的(de)(de)形態(tai)分(fen)為固(gu)體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度(du)分(fen)為室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體(ti)的(de)(de)不(bu)同,可分(fen)為甲基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用途的(de)(de)不(bu)同又可分(fen)為通用型(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)(wen)型(xing)、高強力(li)型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催(cui)化劑合成的(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采(cai)用(yong)高比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到實用(yong)階(jie)段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合成開始(shi)生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化研(yan)究始(shi)于1957年,多家(jia)研(yan)究所(suo)和(he)企業(ye)陸(lu)續開發(fa)出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千噸,其中高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性體的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型(xing)的(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子(zi)量(liang)的(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補強填料、硫(liu)化劑(ji)(ji)等,在加熱加壓下(xia)硫(liu)化成(cheng)彈(dan)性體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)強度增加數十倍。有時為了降低成(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)化膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性能,也加入相應(ying)的(de)各(ge)種(zhong)添加劑(ji)(ji)。硫(liu)化劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化物或加成(cheng)反應(ying)催(cui)化劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所(suo)示(shi)。一次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充(chong)交聯、驅除(chu)硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物和(he)其他揮發性化(hua)(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)(de)設備有開放(fang)式煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主(zhu)要(yao)性(xing)能
(1)高溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)(te)(te)征是高溫穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)高溫環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化溫度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)(te)殊配(pei)方可(ke)達-100℃,表明其低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十(shi)分穩定(ding),在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優異(yi)的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常(chang)(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫下(xia)的(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高溫和-50℃的(de)(de)低溫下(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣體的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味(wei),無嗅,與(yu)人體組(zu)織不粘連,具(ju)(ju)有(you)(you)抗凝(ning)血作用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌(ji)體組(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常(chang)(chang)少。特(te)(te)(te)別適合作為醫(yi)用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量(liang)
據(ju)(ju)中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業硅橡膠的用量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)(ju)觀研天(tian)下的新研究(jiu),增(zeng)加(jia)有(you)機硅材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方面(mian)的用量(liang)(liang),可以大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)用量(liang)(liang)水平的提高都將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業對硅橡膠需(xu)求(qiu)的增(zeng)加(jia)。國家鼓勵(li)自(zi)主品牌(pai)的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實現(xian)自(zi)主化,《2012年度黨(dang)政機關(guan)公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)主品牌(pai)擴大在政府(fu)采購的市(shi)場份額,為改(gai)變目前國內政府(fu)采購以合資品牌(pai)產(chan)品為主的局面(mian)提供(gong)了(le)保(bao)障。促(cu)進自(zi)主品牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的應用提供(gong)有(you)力保(bao)障。預測(ce)未來3年,我國室溫硫化硅橡膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業將(jiang)(jiang)以年均20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同時我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術(shu)方面(mian)取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術(shu)在(zai)2005年前被幾(ji)家(jia)跨國公司(si)壟斷,但目(mu)前我國已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)(da)國,這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年起開始低于石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)(da)(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)(da)規模替代石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極(ji)大(da)(da)(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。