硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)(yuan)子交(jiao)替(ti)構成,硅(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子上(shang)通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)(neng)也很(hen)突出,在(zai)180℃下可長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數(shu)周或更長時間(jian)仍有(you)(you)彈(dan)性(xing),瞬(shun)時可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透(tou)過率在(zai)合成聚合物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理(li)惰性(xing)、不(bu)會導致(zhi)凝血的(de)(de)突出特(te)性(xing),因此(ci)(ci)在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的(de)方法很(hen)多,通常按固化前的(de)形態分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)度分為室(shi)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體(ti)的(de)不(bu)同(tong),可分為甲(jia)(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)不(bu)同(tong)又可分為通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫(wen)型(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯化(hua)鐵(tie)為(wei)催(cui)化(hua)劑合成(cheng)的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用高比表面積的氣相法(fa)白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能躍升(sheng)到實用階段,奠定(ding)了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技(ji)術的基(ji)(ji)礎(chu)。從二(er)甲基(ji)(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業(ye)化(hua)研究始(shi)于1957年(nian)(nian),多(duo)家研究所和企(qi)業(ye)陸續(xu)開(kai)發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷(wan)變成彈性體的(de)(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)。它(ta)主要以高分子量的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao),混(hun)入補強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)成彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)(qiang)主要是各(ge)種(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)增加(jia)(jia)數十倍。有時為了降低成本或(huo)(huo)改善(shan)膠(jiao)料(liao)性能(neng)及賦(fu)予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能(neng),也加(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是各(ge)種(zhong)(zhong)有機(ji)過氧化(hua)物或(huo)(huo)加(jia)(jia)成反(fan)應催化(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示。一(yi)次硫化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高分子鏈(lian)的(de)交聯(lian)反(fan)應;二次硫化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充交聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空(kong)密煉機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是(shi)高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)(ran)常(chang)溫(wen)下硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變(bian)化(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊(shu)配(pei)方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線(xian)等(deng)十(shi)分(fen)穩定,在(zai)不加任(ren)何添(tian)加劑的(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下,其物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣、氮(dan)、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣體的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織不粘連,具(ju)(ju)有(you)抗(kang)凝血(xue)作(zuo)用(yong),對(dui)(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別(bie)適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡膠(jiao)的(de)用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅橡膠的(de)(de)(de)(de)用量(liang)(liang)約(yue)達(da)2.0萬t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用量(liang)(liang),可(ke)以(yi)(yi)大幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)(liang)和單車(che)(che)用量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對硅橡膠需(xu)求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實(shi)現自(zi)(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關(guan)公務用車(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)型目錄(征(zheng)求意(yi)見稿(gao))》為(wei)自(zi)(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大在政府采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改(gai)變目前(qian)國(guo)內政府采購(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了保障。促進自(zi)(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用提(ti)(ti)供有力保障。預測未(wei)來3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化硅橡膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)(you)(you)價格的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同(tong)時我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵(jian)原料(liao)有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生(sheng)產技(ji)術方(fang)面(mian)取得突破,有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生(sheng)產技(ji)術在(zai)2005年前被幾家跨國公(gong)司壟(long)斷,但目前我(wo)國已(yi)發展成(cheng)(cheng)為全球有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這(zhe)2個方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場(chang)空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費。