硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈(lian)(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交(jiao)替(ti)構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常連(lian)有兩個有機(ji)基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)(lian)節組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)引(yin)入可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)高、低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基(ji)(ji)及(ji)(ji)氰(qing)基(ji)(ji)的(de)引(yin)入則可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能良好,一般在-55℃下仍(reng)能工(gong)作(zuo)。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能也(ye)很(hen)突出(chu),在180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍(shao)高于200℃也(ye)能承受數周或更長(chang)時間仍(reng)有彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過率(lv)在合成聚(ju)合物(wu)中是(shi)較高的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還(huan)具有生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主(zhu)要品(pin)種
硅(gui)橡膠(jiao)分類(lei)的方法很(hen)多,通常(chang)按固(gu)化
前的(de)形態(tai)分(fen)為(wei)固體(ti)(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所(suo)用單(dan)體(ti)(ti)的(de)不(bu)同(tong),可分(fen)為(wei)甲基乙(yi)烯(xi)基硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙(yi)烯(xi)基硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈(jing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性(xing)能和(he)用途(tu)的(de)不(bu)同(tong)又可分(fen)為(wei)通用型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問(wen)世(shi)。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比(bi)表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到實用(yong)階段(duan),奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅(luo)斯(si)、德(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所(suo)和(he)企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化(hua)硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變成彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過程是(shi)(shi)經(jing)過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量(liang)的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是(shi)(shi)各種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有(you)(you)時為了降低成本或(huo)改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種(zhong)有(you)(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所(suo)示。一次硫化(hua)的目的是(shi)進(jin)行(xing)高(gao)分(fen)子鏈的交聯反應;二次硫化(hua)的目的是(shi)進(jin)行(xing)補充交聯、驅除硫化(hua)劑分(fen)解產物(wu)和其他揮發性化(hua)合(he)(he)物(wu)以穩定硫化(hua)膠的各項性能。常用的設備有開放式煉膠機(ji)(ji)、捏合(he)(he)機(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)(dan)在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面(mian)硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)意(yi)義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外(wai)線(xian)等十(shi)分穩定(ding),在不加(jia)任(ren)何添加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有優良(liang)的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣體(ti)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)(ju)有抗凝(ning)血(xue)作用,對(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)(te)別適合作為醫用材料。
硅橡膠(jiao)的(de)用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分(fen)別達(da)(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比(bi)分(fen)別增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)(da)2.0萬t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)(zeng)加有(you)機硅材料(liao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性(xing)能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對(dui)硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加。國家鼓勵自(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實(shi)現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿(gao))》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品牌擴大在(zai)(zai)政府采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前(qian)國內政府采購(gou)以合資品牌產品為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局(ju)面(mian)(mian)提(ti)供(gong)了(le)保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)品牌發展,國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供(gong)有(you)力保(bao)障。預(yu)測未來3年(nian),我國室溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)(xiao)費量(liang)的(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)價格的(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同時我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原料(liao)有機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)(ti)的(de)生產(chan)技(ji)術方(fang)面取得(de)突破(po),有機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)(ti)的(de)生產(chan)技(ji)術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷(duan),但目前(qian)我國已發(fa)展成為(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)(ti)第1大(da)(da)國,這2個方(fang)面原因使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價格從2011年起開始(shi)低(di)于石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗(zong)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)拓(tuo)展有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市(shi)場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)消(xiao)(xiao)費。