硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上通(tong)(tong)常連有兩個有機(ji)基團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基和少量乙(yi)烯基的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成。苯(ben)基的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng),三氟丙基及(ji)氰基的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯(ben)基后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性能(neng)(neng)也很(hen)突(tu)(tu)出,在180℃下可(ke)(ke)長期(qi)工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受(shou)數周或更長時間仍(reng)有彈性,瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性好,氧氣(qi)透(tou)過率(lv)在合(he)成聚合(he)物中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有生理惰性、不會導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)(tu)出特性,因此在醫用領(ling)域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分類的方(fang)法(fa)很多,通(tong)常按固化
前的形態分(fen)(fen)(fen)為(wei)固體(ti)(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)單體(ti)(ti)的不同,可(ke)分(fen)(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按性能和(he)用(yong)途的不同又可(ke)分(fen)(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵(tie)為(wei)催化(hua)劑(ji)合成(cheng)(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用高比表面(mian)積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍(yue)升到實用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開(kai)(kai)始(shi)生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研究始(shi)于1957年(nian),多家研究所(suo)和企業(ye)陸續開(kai)(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為(wei)135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅氧(yang)(yang)烷(wan)變成彈性體(ti)(ti)的(de)過程(cheng)是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成型的(de)。它主(zhu)(zhu)要(yao)以高(gao)分子量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷(wan)為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成彈性體(ti)(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)(zhu)要(yao)是各種類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度(du)增加(jia)數十(shi)倍。有時為了降低成本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性能(neng)(neng)及賦(fu)予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊的(de)性能(neng)(neng),也加(jia)入相應的(de)各種添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是各種有機過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)或(huo)加(jia)成反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工(gong)成型方法(fa)如圖(tu)所示。一(yi)次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是進行高分(fen)子鏈的交(jiao)聯反應;二(er)次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是進行補(bu)充(chong)交(jiao)聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物(wu)和其他揮發(fa)性化(hua)合物(wu)以(yi)穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的各項性能。常用的設備(bei)有開放式煉膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)(dui)航(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)工業(ye)的(de)(de)意義(yi)重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十(shi)分(fen)穩(wen)定(ding),在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣體(ti)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅(xiu),與人(ren)體(ti)組織不粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適(shi)合作(zuo)為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計(ji),2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達(da)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)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)膠的用量約達(da)2.0萬t。根據觀(guan)研(yan)天下的新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機硅材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的用量,可以大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的安全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)(che)(che)用量水平的提(ti)(ti)高都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡(xiang)膠需(xu)求(qiu)的增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)的汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化(hua)(hua),《2012年(nian)度(du)黨(dang)政機關公務用車(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)擴大在(zai)政府采(cai)購(gou)的市場份額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)內政府采(cai)購(gou)以合資(zi)品牌(pai)(pai)產品為主(zhu)(zhu)(zhu)的局面(mian)提(ti)(ti)供(gong)了保障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的繁榮將為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的應(ying)用提(ti)(ti)供(gong)有力(li)保障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian),我(wo)國(guo)(guo)室(shi)溫硫化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石油基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)(dan)因為(wei)石油價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生產技術方(fang)面取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)(nian)前(qian)被(bei)幾家跨(kua)國(guo)公司壟(long)斷,但(dan)(dan)目前(qian)我(wo)國(guo)已(yi)發展成(cheng)為(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)(da)國(guo),這2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)(nian)起開始(shi)低于石油基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗石油基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模替代石油基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)(da)拓(tuo)展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。