硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原(yuan)子交(jiao)替構(gou)成,硅(gui)原(yuan)子上(shang)通(tong)(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡膠。普通(tong)(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)橡膠主要由含甲(jia)基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可提(ti)高硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙(bing)基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則可提(ti)高硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡膠耐(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能良好,一(yi)般(ban)在-55℃下(xia)仍能工作。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)(ji)后(hou),可達-73℃。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)能也很突出,在180℃下(xia)可長(chang)(chang)期(qi)工作,稍高于200℃也能承(cheng)受數周或(huo)更長(chang)(chang)時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高溫。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在合成聚合物(wu)中是較(jiao)高的(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)橡膠還具有(you)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類(lei)的(de)(de)方法很(hen)多,通(tong)常按(an)(an)固化(hua)前(qian)的(de)(de)形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液(ye)體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體(ti)的(de)(de)不同(tong),可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)(an)性能(neng)和(he)用(yong)途的(de)(de)不同(tong)又(you)可分(fen)為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早期(qi)是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合(he)成的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產品問世。1948年,采用高比表面(mian)積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)性能躍升到實用階段,奠(dian)定(ding)了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產技術的(de)基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯(lv)硅(gui)烷合(he)成開始生(sheng)(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)國(guo)家(jia)(jia)有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)工業化研(yan)究始于1957年,多家(jia)(jia)研(yan)究所和企業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到2003年底(di),中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產能力為(wei)135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠100千噸。
高(gao)溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成彈(dan)性體的(de)(de)過(guo)程是經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要以(yi)高分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為(wei)生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成彈(dan)性體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強主(zhu)要是各種類型(xing)的(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)增加(jia)數十倍(bei)。有(you)時為(wei)了降低成本(ben)或(huo)改善(shan)膠(jiao)(jiao)料性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊的(de)(de)性能(neng),也加(jia)入相應的(de)(de)各種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各種有(you)機過(guo)氧化(hua)物或(huo)加(jia)成反應催化(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次(ci)硫化的目(mu)的是進行高分子鏈的交聯反(fan)應;二(er)次(ci)硫化的目(mu)的是進行補(bu)充(chong)交聯、驅(qu)除硫化劑分解產物(wu)和其他揮發性化合物(wu)以(yi)穩定硫化膠的各項性能(neng)。常用的設備有開放式煉(lian)(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及真空(kong)密煉(lian)(lian)機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)(deng)十分穩定,在(zai)不(bu)加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia),就具有(you)(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)(deng)氣體的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與(yu)人體組織不(bu)粘(zhan)連(lian),具有(you)(you)(you)抗凝(ning)血作(zuo)用(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作(zuo)為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據(ju)(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別(bie)(bie)達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比(bi)分別(bie)(bie)增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根據(ju)(ju)觀研天下的(de)(de)(de)(de)(de)新研究,增加有機(ji)硅(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現(xian)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在政(zheng)(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)(de)市場份額(e),為(wei)改變目(mu)(mu)前國(guo)內政(zheng)(zheng)府采購以(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供了(le)保(bao)障。促進(jin)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有力保(bao)障。預測未來(lai)3年(nian)(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)橡膠是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡膠,約占非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡膠消費(fei)(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石(shi)(shi)油價格(ge)的(de)(de)(de)大幅上漲,同(tong)時(shi)我國在硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有機硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術方(fang)面取得突破,有機硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)前被幾(ji)家跨國公(gong)司壟斷,但目前我國已發(fa)展成(cheng)為(wei)(wei)全球有機硅(gui)單(dan)體(ti)第(di)1大國,這2個方(fang)面原因(yin)使硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起開(kai)始低(di)于石(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡膠,僅約為(wei)(wei)大宗石(shi)(shi)油基(ji)橡膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡膠,并(bing)開(kai)始大規模(mo)替(ti)代石(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡膠。這將極大拓展有機硅(gui)產業的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)樹(shu)脂等其他有機硅(gui)產品的(de)(de)(de)消費(fei)(fei)。