硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲(jia)基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組(zu)成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入可(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高、低溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入則(ze)可(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫及(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低溫性(xing)(xing)(xing)能良(liang)好,一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)(xia)仍能工作(zuo)。引入苯(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能也很突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)(xia)可(ke)(ke)長期工作(zuo),稍高于200℃也能承受(shou)數周或更(geng)長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧氣(qi)透(tou)過率在(zai)合成聚合物中是較高的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域(yu)應(ying)用廣泛(fan)。
主(zhu)要品種
硅(gui)(gui)橡膠分(fen)(fen)類的(de)方法很多,通常(chang)按(an)固(gu)(gu)化前的(de)形態(tai)分(fen)(fen)為(wei)固(gu)(gu)體硅(gui)(gui)橡膠和液體硅(gui)(gui)橡膠;按(an)硫化溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡膠,高(gao)(gao)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡膠;按(an)所用(yong)單體的(de)不同(tong),可(ke)分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡膠,甲(jia)(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠等(deng);按(an)性能和用(yong)途(tu)的(de)不同(tong)又(you)可(ke)分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐高(gao)(gao)溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)(gao)強力(li)型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)膠早期是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑(ji)合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠產(chan)(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用(yong)高比(bi)表面積的(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠的(de)性能躍升到實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)膠生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)國(guo)(guo)家(jia)有(you)美國(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德(de)國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)工業化(hua)研(yan)究始(shi)于(yu)1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所和企業陸續開(kai)發出各(ge)種硅(gui)橡(xiang)膠。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸,其(qi)中(zhong)高溫膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)(ti)的過程是(shi)經過高(gao)(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的。它主要以高(gao)(gao)分(fen)子量的聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混入(ru)補(bu)強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的補(bu)強主要是(shi)各種(zhong)類(lei)型的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的強度增加(jia)數十倍。有(you)時為了(le)降低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的性(xing)(xing)能,也加(jia)入(ru)相應的各種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各種(zhong)有(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型方法(fa)如圖所示。一次(ci)硫化(hua)的(de)目的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交聯反應;二次(ci)硫化(hua)的(de)目的(de)是進行補充(chong)交聯、驅(qu)除(chu)硫化(hua)劑(ji)分(fen)解產物和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)合(he)物以(yi)穩定(ding)硫化(hua)膠(jiao)的(de)各項性(xing)能。常用(yong)的(de)設(she)備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊(shu)配(pei)方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩(wen)(wen)定(ding)(ding),在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化學(xue)試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織不粘連,具(ju)有抗(kang)凝血作(zuo)用,對肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為(wei)醫用材料。
硅(gui)橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業協(xie)會(hui)統(tong)計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)新研究,增加(jia)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可(ke)以(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水平的(de)提(ti)高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)增加(jia)。國家(jia)鼓(gu)勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機(ji)關公務(wu)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)(zai)政(zheng)府采(cai)購的(de)市場份(fen)額,為(wei)改變(bian)目前國內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局面提(ti)供了保障。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有(you)力保障。預(yu)測未來(lai)3年(nian)(nian),我國室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石油基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非石油基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石油價格的(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我(wo)國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術方面取得突(tu)破,有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術在(zai)2005年前被幾(ji)家跨(kua)國(guo)(guo)公(gong)司壟斷(duan),但目(mu)前我(wo)國(guo)(guo)已發展成為(wei)全球有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開(kai)(kai)始低(di)于石油基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗(zong)石油基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)(kai)始大(da)(da)規模替代石油基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)(da)拓展有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。