硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)、低溫性(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低溫性(xing)能良好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能工(gong)作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)能也很突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能承受數周(zhou)或更長(chang)時(shi)間仍有(you)(you)彈(dan)性(xing),瞬(shun)時(shi)可耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率(lv)在(zai)(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生理惰性(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫用領域應用廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠分類的方(fang)法很多,通常按固化
前的形(xing)態分(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)溫(wen)度(du)分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用(yong)單體(ti)的不同,可分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基乙烯(xi)基硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯基乙烯(xi)基硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性(xing)能和用(yong)途的不同又可分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型、超(chao)耐低溫(wen)型、超(chao)耐高溫(wen)型、高強(qiang)力型、耐油(you)型、醫用(yong)型等等。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是(shi)由(you)美(mei)國(guo)(guo)(guo)以(yi)三(san)氯化鐵(tie)為催化劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問(wen)世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比表面(mian)積的(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)實用(yong)階(jie)段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有(you)美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化研究始于1957年(nian),多家研究所(suo)和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為135千噸(dun),其(qi)中高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化硅橡膠是(shi)指(zhi)聚硅氧(yang)烷(wan)(wan)變成(cheng)彈性(xing)體的過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫化成(cheng)型的。它(ta)主(zhu)要(yao)以高分(fen)子量的聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷(wan)(wan)為生膠,混入(ru)補強(qiang)(qiang)填(tian)料、硫化劑等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫化成(cheng)彈性(xing)體。硅橡膠的補強(qiang)(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)各種(zhong)類型的白炭黑,可(ke)使(shi)硫化膠的強(qiang)(qiang)度增(zeng)加(jia)數十倍(bei)。有時為了(le)降低成(cheng)本或改善膠料性(xing)能(neng)(neng)及賦予硫化膠各種(zhong)特殊的性(xing)能(neng)(neng),也加(jia)入(ru)相(xiang)應(ying)(ying)的各種(zhong)添加(jia)劑。硫化劑是(shi)各種(zhong)有機過氧(yang)化物(wu)或加(jia)成(cheng)反(fan)應(ying)(ying)催化劑。
加(jia)工(gong)成(cheng)型方法(fa)如圖所示。一次硫化的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)高分(fen)子鏈的(de)交聯反應;二(er)次硫化的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)補(bu)充(chong)交聯、驅除(chu)硫化劑(ji)分(fen)解(jie)產物和其他揮發性(xing)化合物以穩定硫化膠(jiao)的(de)各項(xiang)性(xing)能。常用(yong)的(de)設備有開放(fang)式煉(lian)膠(jiao)機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及(ji)真空(kong)密煉(lian)機(ji)(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半,但在200℃以上(shang)的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)(biao)面硬度,且力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表(biao)(biao)明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)(deng)十分穩定(ding),在不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)情況(kuang)下,就具(ju)有(you)優(you)良的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下的(de)物(wu)(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于(yu)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學(xue)(xue)試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)(deng)的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)(deng)氣體的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味(wei),無嗅(xiu),與人體組織不粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝(ning)血(xue)作(zuo)用,對(dui)肌體組織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠的(de)用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到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)工(gong)業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機(ji)硅材料在汽(qi)車(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可(ke)以大(da)幅(fu)度提(ti)(ti)(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)(ti)高(gao)都(dou)將推動汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零部件實(shi)現自主(zhu)(zhu)化(hua)(hua),《2012年度黨(dang)政(zheng)機(ji)關(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意(yi)見(jian)稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大(da)在政(zheng)府(fu)(fu)采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府(fu)(fu)采購(gou)以合資品(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)(ti)供了保障。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)(ti)供有力保障。預測未來3年,我國(guo)室(shi)溫硫化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以年均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)非(fei)(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價格的(de)大(da)(da)幅上漲,同時(shi)我(wo)國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產(chan)技(ji)術方面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產(chan)技(ji)術在2005年(nian)前(qian)被(bei)幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)(guo)已發(fa)展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始低(di)于石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場空間(jian),同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)消(xiao)費。