硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈由硅(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)原(yuan)子上通(tong)常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)能(neng)(neng)良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu)(chu),在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受(shou)數周或(huo)更長(chang)時間仍有(you)彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率(lv)在(zai)合成(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理(li)惰性(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)(de)(de)突出(chu)(chu)特性(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類(lei)的方(fang)法很多(duo),通(tong)常按固(gu)化前的形態分(fen)為固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)(wen)度(du)分(fen)為室溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按所(suo)用單體的不(bu)同(tong),可分(fen)為甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和(he)用途的不(bu)同(tong)又可分(fen)為通(tong)用型(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐(nai)(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)(nai)油(you)型(xing)、醫(yi)用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是由美(mei)國以三(san)氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表(biao)面(mian)積的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性能(neng)躍升(sheng)到實用階段,奠(dian)定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產(chan)技術(shu)的(de)(de)基礎。從二(er)(er)甲基二(er)(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國家有美(mei)國。俄羅斯、德國、日本、韓(han)國和中(zhong)(zhong)國等(deng)。中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工(gong)業化(hua)研究始于(yu)1957年(nian),多家研究所(suo)和企業陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產(chan)能(neng)力為(wei)135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅氧烷(wan)變(bian)成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高分子(zi)量的(de)聚甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅氧烷(wan)為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主要是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數十(shi)倍。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有機過氧化(hua)物或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所(suo)示(shi)。一次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交聯反應(ying);二次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)補充(chong)交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑(ji)分解(jie)產(chan)物和(he)其(qi)他揮發性化(hua)合(he)物以穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠的(de)各(ge)項性能。常用的(de)設備有開放(fang)式煉(lian)膠機、捏合(he)機及真空(kong)密(mi)煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定性,雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性、回彈(dan)性和表面硬度(du),且(qie)力學(xue)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航空、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)(deng)(deng)十分穩定,在不(bu)加任何(he)添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性。(4)電(dian)氣性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)緣性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性和耐(nai)(nai)電(dian)弧性也非(fei)(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機械性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)(li)機械性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)學(xue)試劑(ji)(ji)性。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)(ji)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)(deng)(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)透氣性比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人(ren)體(ti)組織不(bu)粘連,具有抗凝血作用(yong),對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應性非(fei)(fei)常(chang)少(shao)。特別適合(he)作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)銷分別達到(dao)1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同比分別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加(jia)有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)零部(bu)件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量,可(ke)以(yi)(yi)大(da)幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)量和(he)(he)單車(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠需(xu)求的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)零部(bu)件(jian)實(shi)現(xian)自(zi)主化,《2012年(nian)度(du)黨政機關公務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為自(zi)主品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政府(fu)采購的(de)(de)(de)(de)(de)市場份額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)(guo)內政府(fu)采購以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為主的(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)面(mian)提(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)膠的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保(bao)障(zhang)。預(yu)測未來3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室(shi)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)行(xing)業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)非石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)98%。但因為石油(you)(you)(you)價格的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方(fang)(fang)面(mian)取得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這2個(ge)方(fang)(fang)面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)價格從2011年起開(kai)始低于石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為大(da)宗石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始大(da)規模替代石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)消費。