硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常(chang)連有兩個(ge)有機基團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基和少量乙烯基的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯基的(de)(de)(de)引(yin)入可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng),三氟丙(bing)基及氰(qing)基的(de)(de)(de)引(yin)入則(ze)可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一般(ban)在-55℃下仍能(neng)工作(zuo)(zuo)。引(yin)入苯基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也很突出,在180℃下可長期工作(zuo)(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長時(shi)間仍有彈性(xing),瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在合(he)成聚(ju)合(he)物中(zhong)是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生(sheng)理惰(duo)性(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種(zhong)
硅橡膠分(fen)類(lei)的方法很多,通常按固化
前的(de)(de)形(xing)態分(fen)為固體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為室(shi)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)的(de)(de)不同(tong),可分(fen)為甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途的(de)(de)不同(tong)又可分(fen)為通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期是由美國(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比表面積的氣相(xiang)法(fa)白炭(tan)黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的性能躍(yue)升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)的基礎(chu)。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開始(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的工業化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年(nian)(nian),多家(jia)研(yan)究所和(he)企業陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能力(li)為135千噸,其(qi)中高(gao)溫膠100千噸。
高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)氧烷變(bian)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要以(yi)高分子量(liang)的(de)(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)氧烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao),混入(ru)補(bu)強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在(zai)加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強(qiang)(qiang)主(zhu)要是各(ge)(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本或(huo)改(gai)善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予(yu)硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也加入(ru)相應(ying)的(de)(de)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)(ge)種(zhong)有(you)機過氧化(hua)物或(huo)加成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所(suo)示。一次硫化(hua)(hua)的目的是(shi)進行(xing)高分(fen)子鏈的交聯(lian)反應;二次硫化(hua)(hua)的目的是(shi)進行(xing)補充(chong)交聯(lian)、驅除硫化(hua)(hua)劑分(fen)解(jie)產物和(he)其他揮發性化(hua)(hua)合(he)物以(yi)穩(wen)定硫化(hua)(hua)膠的各項性能。常用(yong)的設備(bei)有開放式煉膠機、捏(nie)合(he)機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing),雖然常溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)保(bao)持(chi)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)、回彈(dan)性(xing)和表面硬度(du)(du),且(qie)力學性(xing)能(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)度(du)(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)優異(yi)(yi)。這對(dui)(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候性(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及紫(zi)外線等十分穩(wen)定(ding),在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候性(xing)。(4)電氣性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)(you)優異(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)和耐(nai)(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)也非(fei)常好。(5)物理機械性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理機械性(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油及化學試劑性(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣、氮、氧、二氧化碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組織(zhi)不粘連,具有(you)(you)抗凝血作用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌(ji)體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)非(fei)常少。特(te)別適合作為醫(yi)用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業協會統(tong)計,2012年(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分別達(da)到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)新(xin)研究,增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材料在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以大幅度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將(jiang)(jiang)推動(dong)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)橡膠需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實(shi)現自主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自主(zhu)品牌(pai)擴(kuo)大在政府(fu)采購的(de)(de)市場份額(e),為(wei)改變(bian)目(mu)前(qian)國(guo)內政府(fu)采購以合(he)資品牌(pai)產品為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)供了(le)保障(zhang)。促(cu)進自主(zhu)品牌(pai)發展(zhan),國(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有力保障(zhang)。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油(you)價格(ge)(ge)的(de)大(da)(da)(da)幅上漲(zhang),同(tong)(tong)時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)術在2005年(nian)前被幾家(jia)跨國公司壟(long)斷(duan),但目前我國已發展成為全球有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)(da)(da)國,這2個方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格(ge)(ge)從2011年(nian)起(qi)開(kai)(kai)始低(di)于石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為廉價的(de)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)(kai)始大(da)(da)(da)規(gui)模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)業(ye)的(de)市場空間,同(tong)(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)品的(de)消費。