硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)和(he)氧原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩(liang)個(ge)有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的硅(gui)氧鏈(lian)節組(zu)成(cheng)。苯(ben)(ben)基(ji)(ji)(ji)的引入(ru)可提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)高、低溫(wen)性能,三氟(fu)丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的引入(ru)則可提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能工作。引入(ru)苯(ben)(ben)基(ji)(ji)(ji)后(hou),可達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)熱性能也(ye)很突出,在(zai)180℃下(xia)可長期工作,稍高于200℃也(ye)能承受數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性,瞬時可耐(nai)300℃以(yi)上的高溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的透氣(qi)性好,氧氣(qi)透過率在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較高的。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理(li)惰性、不會導致凝血的突出特性,因此在(zai)醫用領(ling)域(yu)應(ying)用廣(guang)泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡膠分(fen)類的(de)方(fang)法很多,通常按(an)固化(hua)(hua)前的(de)形(xing)態(tai)分(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)橡膠和液體(ti)硅(gui)(gui)橡膠;按(an)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠,高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠;按(an)所(suo)用(yong)單體(ti)的(de)不(bu)同,可分(fen)為甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠,甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠等;按(an)性(xing)能和用(yong)途(tu)的(de)不(bu)同又可分(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(yi)用(yong)型(xing)等等。
發(fa)展史
硅橡(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以(yi)三(san)氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)膠(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采(cai)用高比表面積(ji)的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑(hei)補(bu)強的(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功(gong),使(shi)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升(sheng)到(dao)實(shi)用階段,奠(dian)定了現代硅橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅烷(wan)合(he)成(cheng)開始生(sheng)產硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)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)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)化研究始于(yu)1957年(nian),多(duo)家(jia)研究所和企業(ye)陸續(xu)開發出各(ge)種硅橡(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指(zhi)聚(ju)硅氧(yang)烷(wan)變成彈(dan)性體的(de)(de)(de)過程(cheng)是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高(gao)分子(zi)量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)(ru)補強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑等,在加熱(re)加壓(ya)下硫(liu)化(hua)成彈(dan)性體。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)(qiang)主要(yao)是(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度增(zeng)加數十(shi)倍。有(you)時為了降低成本(ben)或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)(de)性能,也加入(ru)(ru)相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種添加劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)種有(you)機過氧(yang)化(hua)物或加成反應(ying)催(cui)化(hua)劑。
加工成(cheng)型方(fang)法如圖所示。一(yi)次硫化的目的是進行高分子鏈的交聯(lian)(lian)反應;二次硫化的目的是進行補(bu)充(chong)交聯(lian)(lian)、驅除硫化劑(ji)分解產物和其他(ta)揮發(fa)性(xing)化合物以穩定硫化膠的各項(xiang)性(xing)能(neng)。常用的設備有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)顯變化。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這對(dui)(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及紫外(wai)線等十分穩定,在(zai)不加(jia)任何(he)添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油及化學試(shi)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳(tan)等氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體(ti)組(zu)織(zhi)不粘(zhan)連,具有(you)抗(kang)凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別(bie)適(shi)合(he)作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量(liang)
據(ju)中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協會(hui)統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用量約達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天(tian)下的(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加有機(ji)硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)(de)用量,可以(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性(xing)能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量和(he)單車(che)(che)用量水平(ping)的(de)(de)提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)需(xu)求的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政機(ji)關(guan)(guan)公務用車(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴大(da)在政府采(cai)(cai)購(gou)的(de)(de)市場份(fen)額(e),為(wei)改變目前(qian)國(guo)(guo)內政府采(cai)(cai)購(gou)以(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)(pai)產(chan)(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促進(jin)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用提(ti)(ti)供有力保障。預測未(wei)來(lai)3年,我國(guo)(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)價格(ge)的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我(wo)國(guo)在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)單(dan)(dan)(dan)體的(de)(de)生產技術(shu)方面(mian)取得突破,有(you)機硅(gui)單(dan)(dan)(dan)體的(de)(de)生產技術(shu)在2005年前被(bei)幾家跨(kua)國(guo)公司(si)壟斷,但目前我(wo)國(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)單(dan)(dan)(dan)體第1大(da)國(guo),這2個方面(mian)原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年起開(kai)始低(di)于石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)拓展有(you)機硅(gui)產業的(de)(de)市場(chang)空間,同時將帶動硅(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和(he)硅(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)機硅(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。