硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常連有兩個有機基(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)(yin)入(ru)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)(yin)入(ru)則可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工(gong)作。引(yin)(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期(qi)工(gong)作,稍高于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長時間仍有彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)(tou)過率在(zai)合成聚(ju)合物中是較高的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因(yin)此在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主(zhu)要(yao)品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠分類的(de)(de)方法很多(duo),通(tong)常按固化(hua)(hua)前的(de)(de)形(xing)態分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按硫(liu)化(hua)(hua)溫度分為(wei)室溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按所用單體的(de)(de)不(bu)(bu)同(tong),可分為(wei)甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng);按性能(neng)和用途的(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)又可分為(wei)通(tong)用型、超(chao)耐低(di)溫型、超(chao)耐高溫型、高強力型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合(he)(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問(wen)世(shi)。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比(bi)表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭(tan)黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到(dao)實用(yong)階段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術(shu)的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)(he)成(cheng)(cheng)開(kai)始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)(hua)研究始于1957年(nian),多(duo)家研究所和企業陸(lu)續開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能力(li)為135千噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)是指聚(ju)硅氧(yang)烷(wan)變成彈性(xing)體(ti)(ti)的(de)過程是經(jing)過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)成型(xing)的(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量的(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧(yang)烷(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入補強填料、硫化(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫化(hua)成彈性(xing)體(ti)(ti)。硅橡膠(jiao)的(de)補強主(zhu)要是各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使(shi)硫化(hua)膠(jiao)的(de)強度增加(jia)數十倍。有(you)時(shi)為(wei)了降(jiang)低成本或改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)(neng)及(ji)賦予硫化(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊(shu)的(de)性(xing)能(neng)(neng),也加(jia)入相應的(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫化(hua)劑是各(ge)種(zhong)有(you)機過氧(yang)化(hua)物(wu)或加(jia)成反應催化(hua)劑。
加工成型方法(fa)如(ru)圖所示。一次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高(gao)分子鏈(lian)的(de)(de)交聯反應;二(er)次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補(bu)充交聯、驅除(chu)硫(liu)化劑分解產物(wu)和其(qi)他(ta)揮發性化合(he)物(wu)以穩定硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合(he)機及(ji)真空密煉(lian)機。
主要(yao)性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持(chi)一定的(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)(biao)面(mian)硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達(da)-100℃,表(biao)(biao)明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外(wai)線(xian)等(deng)十分穩定,在(zai)不(bu)加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物理機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮、氧、二(er)氧化(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組織不(bu)粘連(lian),具(ju)(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong),對肌(ji)體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合(he)作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協(xie)會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡膠(jiao)的用量(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天下的新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加有機硅(gui)材料在汽(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件方面的用量(liang),可以(yi)大幅(fu)度提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)的安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用量(liang)水平的提(ti)(ti)高都(dou)將推動汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡膠(jiao)需求的增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵(li)自主(zhu)品(pin)牌的汽(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實現(xian)自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關(guan)公務(wu)用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌擴大在政(zheng)府采購的市(shi)場份額,為改(gai)變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采購以(yi)合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為主(zhu)的局面提(ti)(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進自主(zhu)品(pin)牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)業的繁榮將為汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的應用提(ti)(ti)供有力(li)保(bao)障(zhang)。預測(ce)未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)行業將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要(yao)的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲(zhang),同時(shi)(shi)我(wo)國在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技術方面取(qu)得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技術在(zai)2005年前被幾家跨國公(gong)司壟斷,但(dan)目(mu)前我(wo)國已發展成為全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體第1大(da)(da)國,這(zhe)2個方面原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起(qi)開始低(di)于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并(bing)開始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時(shi)(shi)將帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑和硅(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。