硅橡膠是指主鏈由(you)(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)(you)含甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成。苯基(ji)的引(yin)入可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三(san)氟(fu)丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的引(yin)入則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好,一般(ban)在(zai)(zai)-55℃下(xia)(xia)仍(reng)能工作。引(yin)入苯基(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很突出(chu),在(zai)(zai)180℃下(xia)(xia)可(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能承受數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率在(zai)(zai)合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)(gao)的。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫(yi)用領(ling)域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)方法很多,通常按固化前的(de)形態分(fen)為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化溫度分(fen)為室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用單體的(de)不同,可(ke)分(fen)為甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用途的(de)不同又可(ke)分(fen)為通用型、超耐低(di)溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期(qi)是(shi)由(you)美國(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵(tie)為催化劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)產品(pin)問(wen)世。1948年(nian),采(cai)用高(gao)比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到實用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研究始于1957年(nian),多家研究所和企業陸續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千噸(dun),其中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫(liu)化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)過(guo)(guo)程是(shi)(shi)經(jing)過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高分子量的(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補強主要是(shi)(shi)各(ge)種類型的(de)白炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度增加數十倍。有時為了(le)降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)性(xing)能,也加入相應(ying)的(de)各(ge)種添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)種有機過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)物或加成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工(gong)成型方(fang)法如(ru)圖(tu)所示。一次硫(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行高(gao)分子鏈的(de)(de)交聯反應;二次硫(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行補充(chong)交聯、驅除硫(liu)(liu)化劑分解產(chan)物和其他揮發性(xing)化合物以穩定硫(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能。常(chang)用(yong)的(de)(de)設備有開放(fang)式煉膠(jiao)機、捏合機及(ji)真空(kong)密(mi)煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)僅是天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(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)(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異(yi)。這(zhe)對(dui)航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫(zi)外線等(deng)十分(fen)穩定(ding),在(zai)不(bu)加(jia)任何(he)添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia)(xia),就具(ju)(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其(qi)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與(yu)人體(ti)組(zu)織不(bu)粘(zhan)連,具(ju)(ju)有抗(kang)凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作為(wei)醫(yi)用(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)銷分別達到(dao)1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同(tong)比分別增長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)(de)新研究(jiu),增加(jia)(jia)有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提高汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)量和(he)(he)單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水(shui)平的(de)(de)(de)提高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡膠需求(qiu)的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自主品(pin)牌(pai)(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)(che)零部件實(shi)現自主化,《2012年度黨政(zheng)(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)自主品(pin)牌(pai)(pai)(pai)擴大在(zai)政(zheng)(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)(guo)內(nei)政(zheng)(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)牌(pai)(pai)(pai)產(chan)(chan)(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)局面(mian)提供了保障(zhang)。促(cu)進自主品(pin)牌(pai)(pai)(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力保障(zhang)。預測未來3年,我國(guo)(guo)室(shi)溫(wen)硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以年均20%增長(chang)。
此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)(shi)(shi)油價格(ge)的(de)大(da)幅上漲,同時(shi)(shi)我(wo)國(guo)(guo)在(zai)(zai)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料(liao)有機(ji)硅單體(ti)的(de)生產技術方面(mian)取得突破,有機(ji)硅單體(ti)的(de)生產技術在(zai)(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公司(si)壟斷,但目(mu)前我(wo)國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)硅單體(ti)第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格(ge)從2011年(nian)起開(kai)始低于(yu)石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有機(ji)硅產業(ye)的(de)市場空間,同時(shi)(shi)將(jiang)帶(dai)動硅油、硅烷偶聯劑和硅樹脂等(deng)其他有機(ji)硅產品的(de)消費(fei)。