硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)(zi)交(jiao)替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)(zi)上通常連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含(han)甲(jia)基(ji)(ji)和(he)少(shao)量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節(jie)組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)引(yin)(yin)入(ru)(ru)可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)(yin)入(ru)(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能良好(hao),一般在-55℃下仍(reng)能工(gong)作。引(yin)(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能也(ye)很(hen)突(tu)出,在180℃下可長(chang)期(qi)工(gong)作,稍(shao)高(gao)(gao)于(yu)200℃也(ye)能承(cheng)受數周或更長(chang)時(shi)間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)(gao)的(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因(yin)此(ci)(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的(de)方法很多(duo),通常按固化
前(qian)的(de)形態分為(wei)固體(ti)(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)所用(yong)單(dan)體(ti)(ti)的(de)不(bu)同(tong),可分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按(an)(an)性能和(he)用(yong)途的(de)不(bu)同(tong)又可分為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)、超耐(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(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表面積(ji)的(de)(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到實(shi)用階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始于(yu)1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產能(neng)力為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠
高(gao)(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是指(zhi)聚硅氧烷變成彈性體(ti)的(de)過程是經過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成型的(de)。它主要以(yi)高(gao)(gao)分(fen)子量的(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷為生(sheng)膠(jiao),混入補(bu)強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成彈性體(ti)。硅橡膠(jiao)的(de)補(bu)強主要是各(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時為了降低成本或改善(shan)膠(jiao)料性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)性能,也加(jia)(jia)入相(xiang)應(ying)的(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)(ge)種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成反應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖(tu)所示。一(yi)次硫化的目(mu)的是(shi)進(jin)行高分子鏈的交聯反應;二次硫化的目(mu)的是(shi)進(jin)行補充(chong)交聯、驅(qu)除(chu)硫化劑(ji)分解產(chan)物和其他揮發性(xing)化合物以穩定硫化膠的各(ge)項性(xing)能(neng)。常用的設(she)備有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)異。這對(dui)(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業(ye)的(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)(dui)氧、臭(chou)氧及紫外線(xian)等(deng)十分穩(wen)定(ding)(ding),在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)情況(kuang)下,就具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物(wu)(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘(zhan)連,具有(you)(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)(dui)肌(ji)體(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增加有機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)車(che)零(ling)部件(jian)方(fang)面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可(ke)以大(da)幅度(du)(du)提高汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全(quan)性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)產(chan)量(liang)和單車(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)對硅橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增加。國家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)車(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度(du)(du)黨政(zheng)機(ji)關公務(wu)用(yong)(yong)車(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)型(xing)目錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品牌擴大(da)在政(zheng)府采購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)改變目前國內政(zheng)府采購以合資品牌產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保障。促進自(zi)主(zhu)品牌發(fa)展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提供有力保障。預測(ce)未來3年,我(wo)國室溫硫化硅橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)車(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)油(you)(you)(you)價格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同(tong)時我(wo)國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方面(mian)取得突破(po),有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在2005年(nian)前被幾家(jia)跨(kua)國公(gong)司壟斷(duan),但(dan)目(mu)前我(wo)國已發展(zhan)成為全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國,這2個(ge)方面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始低于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為廉(lian)價的(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規模替(ti)代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展(zhan)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空(kong)間(jian),同(tong)時將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)消(xiao)費。