硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上通(tong)常(chang)連有(you)兩個有(you)機基團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含(han)甲基和少量乙烯(xi)基的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯基的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙(bing)基及(ji)氰基的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入苯基后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作(zuo),稍高于200℃也能(neng)(neng)承受數(shu)周或更長時(shi)間仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚合物中是較高的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)(tu)出特性(xing),因此在(zai)醫(yi)用領(ling)域應(ying)用廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的方法很多(duo),通常按固化
前的(de)形態(tai)分(fen)(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)單(dan)體(ti)的(de)不同(tong),可分(fen)(fen)為甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能(neng)和用(yong)途的(de)不同(tong)又可分(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美國以三氯化鐵為催化劑合成的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣(qi)相法白炭(tan)黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到實(shi)用階段,奠(dian)定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國家有美國。俄羅斯、德(de)國、日本、韓國和(he)中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化研究始(shi)于1957年,多家研究所和(he)企(qi)業(ye)陸續(xu)開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性體的(de)過程是經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要以高分子量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主(zhu)要是各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十(shi)倍(bei)。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)性能(neng),也(ye)加(jia)(jia)入相應(ying)的(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法(fa)如圖所(suo)示。一(yi)次硫(liu)化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)(xing)高分子鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)反(fan)應;二(er)次硫(liu)化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)(xing)補(bu)充交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化劑分解產物和(he)其他揮(hui)發性化合物以穩定硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)(de)設(she)備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空(kong)密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特(te)征是高(gao)溫穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)(ran)常(chang)(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然(ran)(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這(zhe)對航(hang)(hang)空、宇(yu)航(hang)(hang)工(gong)業(ye)的(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭氧及(ji)紫外線(xian)等十分穩定,在不加任何(he)添加劑(ji)(ji)的(de)(de)情況下(xia),就具有(you)優良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫下(xia)的(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)低(di)溫下(xia),其物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳(tan)等氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人(ren)體組織(zhi)不粘連,具有(you)抗凝血作(zuo)用,對肌(ji)體組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠的用量(liang)
據(ju)中(zhong)國汽(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)產銷分別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天(tian)下(xia)的(de)(de)新(xin)研(yan)究,增加有(you)機硅材(cai)料(liao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)(yi)大(da)幅度提高汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)車(che)(che)產量(liang)和單(dan)車(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對(dui)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增加。國家鼓勵(li)自主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)零部件(jian)實現(xian)自主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)自主品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)采購(gou)(gou)的(de)(de)市場份(fen)額(e),為(wei)改變目前國內政(zheng)府(fu)采購(gou)(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主的(de)(de)局(ju)面提供了(le)保障(zhang)。促進自主品(pin)牌(pai)發展,國產汽(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供有(you)力保障(zhang)。預(yu)測未來3年(nian),我國室溫硫化硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均(jun)20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非(fei)石油基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)石油基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)石油價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同(tong)時我國在硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技術(shu)方面取得突破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技術(shu)在2005年前被幾家跨國公司壟(long)斷,但目前我國已(yi)發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這(zhe)(zhe)2個方面原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于石油基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗(zong)石油基(ji)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模(mo)替代石油基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這(zhe)(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)消費(fei)。