硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常連有兩個(ge)有機(ji)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)橡膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一(yi)般在-55℃下仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)能(neng)(neng)也很(hen)突(tu)(tu)出,在180℃下可(ke)(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時(shi)間(jian)仍有彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有生理惰性(xing)、不會(hui)導(dao)致凝(ning)血的(de)(de)突(tu)(tu)出特性(xing),因此在醫用領域應用廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠分(fen)類(lei)的(de)方法很(hen)多,通常按(an)固化(hua)
前的形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體(ti)的不(bu)同(tong),可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)(an)性能(neng)和(he)用(yong)途的不(bu)同(tong)又可分(fen)為(wei)通(tong)用(yong)型、超耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)(nai)(nai)高(gao)溫(wen)型、高(gao)強(qiang)力型、耐(nai)(nai)(nai)油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡膠早期是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡膠產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比(bi)表面積的(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠研制成(cheng)(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)性(xing)能(neng)躍(yue)升到實用(yong)階段(duan),奠(dian)定了現代(dai)硅(gui)(gui)橡膠生(sheng)產(chan)技(ji)術的(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開(kai)始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)國(guo)家(jia)有(you)美國(guo)。俄羅(luo)斯(si)、德國(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)工業(ye)化研究始于1957年,多家(jia)研究所和企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡膠。到2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡膠生(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠100千噸(dun)。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混(hun)入補強填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)補強主要(yao)是各(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)增加(jia)數十倍。有(you)(you)時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種(zhong)有(you)(you)機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型(xing)方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫化的目的是進(jin)行(xing)高分子(zi)鏈的交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)硫化的目的是進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫化劑分解產物和(he)其他揮發性(xing)化合(he)物以穩定硫化膠的各(ge)項(xiang)性(xing)能。常用的設備有開放式煉膠機、捏合(he)機及真空密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及(ji)紫(zi)外線等十分穩定(ding),在(zai)不加(jia)任(ren)何添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組織(zhi)不粘(zhan)連,具(ju)有(you)抗凝(ning)血(xue)作用(yong),對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適(shi)合作為醫(yi)用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業協會(hui)統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產銷分別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)(yan)天下的(de)(de)新研(yan)(yan)究(jiu),增(zeng)(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)材(cai)料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)安(an)全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產量(liang)和單車(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業對硅(gui)橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)(zi)主品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部件實(shi)現自(zi)(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度黨政機關公務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為自(zi)(zi)主品牌擴大在(zai)政府(fu)采購的(de)(de)市場份額,為改變目(mu)前國(guo)內政府(fu)采購以(yi)合(he)資品牌產品為主的(de)(de)局面提供(gong)了保障。促進(jin)自(zi)(zi)主品牌發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)業的(de)(de)繁(fan)榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)提供(gong)有(you)力保障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)行(xing)業將以(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)重要的(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)消費量的(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)(shi)油(you)價(jia)(jia)格的(de)大幅(fu)上漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)關鍵(jian)原料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)生產(chan)技術(shu)方(fang)面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)生產(chan)技術(shu)在2005年前被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但(dan)目前我國(guo)已(yi)發(fa)展成(cheng)(cheng)為全球(qiu)有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大國(guo),這2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)價(jia)(jia)格從(cong)2011年起開始低于石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)橡膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)(jia)的(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),并開始大規模替(ti)代石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)。這將極大拓展有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市(shi)場空間(jian),同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等其他有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)消費。