硅橡膠是指(zhi)主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通常(chang)連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則(ze)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)作。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也很突出,在180℃下(xia)可(ke)(ke)長期工(gong)作,稍高于(yu)200℃也能(neng)承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過(guo)率在合成聚(ju)合物中是較(jiao)高的(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的方法(fa)很多,通(tong)常按(an)(an)固化(hua)(hua)前的形態分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用單體的不(bu)同(tong),可分為(wei)甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯(ben)基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能(neng)和用途的不(bu)同(tong)又可分為(wei)通(tong)用型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展(zhan)史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)以三氯化鐵為催化劑合成的(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問(wen)世(shi)。1948年,采(cai)用(yong)高比表(biao)面積的(de)氣相(xiang)法(fa)白炭黑補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功(gong),使(shi)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升(sheng)到實用(yong)階(jie)段,奠定了(le)現代(dai)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技(ji)術的(de)基礎。從二(er)(er)甲(jia)基二(er)(er)氯硅烷合成開始生(sheng)產硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業(ye)化研究始于1957年,多家研究所和(he)企業(ye)陸續開發出各種(zhong)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力(li)為135千噸(dun)(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)(dun)。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)(gui)氧烷變(bian)成彈性體(ti)的(de)過程是經(jing)過高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成型(xing)的(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高分子量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料(liao)、硫化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)(hua)成彈性體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)要(yao)是各(ge)種類(lei)型(xing)的(de)白炭黑(hei),可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了降低成本或改(gai)善膠(jiao)料(liao)性能及賦予(yu)硫化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的(de)性能,也加(jia)入(ru)相(xiang)應的(de)各(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有機過氧化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)交聯反應;二次硫化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行補充交聯、驅(qu)除(chu)硫化劑分解產物(wu)和其他揮發性化合物(wu)以(yi)穩定(ding)硫化膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩(wen)定,在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(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)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織(zhi)不粘(zhan)連(lian),具(ju)(ju)有(you)抗凝(ning)血(xue)作用,對(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適(shi)合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)產銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機(ji)硅材(cai)料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)(yi)大幅(fu)度提(ti)(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)產量(liang)和單車(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)(ti)高(gao)都將(jiang)(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵(li)自主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)零部件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)(zheng)機(ji)關公(gong)務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型(xing)目錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)(zai)政(zheng)(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面提(ti)(ti)(ti)供了保障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)(ti)供有力保障(zhang)。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)行業(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠是重(zhong)要的(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,約占非石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)石油(you)(you)價格的(de)(de)大幅(fu)上漲(zhang),同時(shi)我(wo)國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)關鍵(jian)原料有機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方面取得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年前(qian)被(bei)幾家跨(kua)國公司壟斷,但目前(qian)我(wo)國已發(fa)展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球(qiu)有機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大國,這2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)價格從2011年起開始(shi)低于石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,僅約為(wei)大宗石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,并開始(shi)大規模替代石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠。這將極大拓展(zhan)有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市(shi)場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其他有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。