硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交(jiao)替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。普(pu)通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠主要由(you)含(han)甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良(liang)好,一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也(ye)很(hen)突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)承受(shou)數周或更長(chang)時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物中(zhong)是(shi)較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的方法很多,通常按固化前的形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫化硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫化硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)單體(ti)的不同,可(ke)分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途的不同又可(ke)分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)(mei)國(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)(hua)劑合(he)成(cheng)的。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高(gao)比(bi)表面積的氣相法白炭黑補強(qiang)的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功(gong),使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能躍升到實用階(jie)段(duan),奠定了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術(shu)的基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)烷合(he)成(cheng)開始生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)家(jia)有美(mei)(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業化(hua)(hua)(hua)研究始于(yu)1957年,多家(jia)研究所和企(qi)業陸(lu)續(xu)開發出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力(li)為135千(qian)噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是指聚(ju)硅氧烷變成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)過程(cheng)是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)的(de)。它(ta)主(zhu)(zhu)要以(yi)高分子量(liang)的(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧烷為生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補(bu)強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱加壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)補(bu)強主(zhu)(zhu)要是各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度增加數十倍。有時為了降低成(cheng)(cheng)(cheng)本或(huo)(huo)改(gai)善(shan)膠(jiao)料性(xing)(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)(xing)能(neng),也加入(ru)相應的(de)各(ge)種(zhong)添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種(zhong)有機(ji)過氧化(hua)(hua)物或(huo)(huo)加成(cheng)(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方(fang)法如(ru)圖所(suo)示(shi)。一次硫(liu)化(hua)的目(mu)的是(shi)進行高分(fen)子(zi)鏈(lian)的交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)的目(mu)的是(shi)進行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和(he)其他揮發性化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的各項(xiang)性能。常用的設備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能無明顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能優異。這(zhe)對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫外線等十分穩(wen)定(ding),在不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有(you)(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化(hua)(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織不粘連(lian),具(ju)(ju)有(you)(you)抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分別(bie)增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用量(liang)約達(da)2.0萬t。根據(ju)觀研天下(xia)的(de)(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有(you)機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用量(liang),可(ke)以(yi)大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和單(dan)車(che)(che)用量(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年度(du)黨(dang)政機關公務(wu)用車(che)(che)選用車(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見稿(gao))》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)擴大在(zai)政府采(cai)購(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)市(shi)場份額(e),為(wei)改變目(mu)前國內(nei)政府采(cai)購(gou)(gou)以(yi)合資(zi)品牌(pai)(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進(jin)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用提(ti)供有(you)力保障。預測未來3年,我(wo)國室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行(xing)業將(jiang)以(yi)年均(jun)20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)非石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但因(yin)為石(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)在硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)(you)機硅單體的(de)生產技術(shu)方面取得突破(po),有(you)(you)(you)機硅單體的(de)生產技術(shu)在2005年(nian)前(qian)被幾家(jia)跨國(guo)公(gong)司(si)壟斷,但目前(qian)我國(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為全球有(you)(you)(you)機硅單體第1大(da)國(guo),這2個方面原(yuan)因(yin)使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格從2011年(nian)起(qi)開始(shi)低于石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模(mo)替代石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有(you)(you)(you)機硅產業的(de)市場空間(jian),同時將(jiang)帶動硅油(you)(you)、硅烷(wan)偶(ou)聯劑和硅樹脂等其他有(you)(you)(you)機硅產品(pin)的(de)消費。