硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧原子交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)原子上(shang)通常連(lian)有兩個(ge)有機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和少(shao)量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節(jie)組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油(you)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)(yin)入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期(qi)工(gong)作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受(shou)數周(zhou)或(huo)更長(chang)時間仍(reng)有彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧氣透(tou)過率在(zai)合成(cheng)聚合物(wu)中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)、不會(hui)導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分類的方法(fa)很多,通常按固化
前(qian)的形(xing)態分為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)度(du)分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體的不同,可分為(wei)甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)(yong)途的不同又(you)可分為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)(gao)(gao)強力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比(bi)表面積的(de)(de)(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實(shi)用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)烷合成(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)工業化研究(jiu)始(shi)于1957年,多家研究(jiu)所和(he)企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈性體的過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的。它(ta)主要以高(gao)分(fen)子量(liang)的聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的補強(qiang)主要是各種(zhong)類型的白炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)了(le)降(jiang)低成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料(liao)性能及(ji)賦(fu)予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的性能,也加(jia)(jia)入相應的各種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各種(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示。一次硫化(hua)的目的是(shi)進行(xing)高分子鏈(lian)的交聯(lian)反應;二次硫化(hua)的目的是(shi)進行(xing)補充(chong)交聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發性化(hua)合(he)物(wu)以穩定(ding)硫化(hua)膠的各項性能。常用的設備有開放式煉膠機、捏合(he)機及真空密煉機。
主(zhu)要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定的(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(du)(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這(zhe)對航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十(shi)分穩(wen)定,在不(bu)加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好(hao)。(5)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下,其(qi)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空氣、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組織不(bu)粘連(lian),具(ju)有抗凝血(xue)作用(yong),對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作為(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用(yong)量(liang)
據中(zhong)國汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比(bi)分別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)新研究,增加(jia)有機(ji)硅(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)方面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度(du)提(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠需(xu)求的(de)(de)增加(jia)。國家鼓勵自主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)實現自主(zhu)化,《2012年度(du)黨政(zheng)(zheng)機(ji)關公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意(yi)見稿(gao))》為(wei)自主(zhu)品牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)(zheng)府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前國內(nei)政(zheng)(zheng)府采購以合資品牌(pai)產品為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保障(zhang)。促進自主(zhu)品牌(pai)發(fa)展,國產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力(li)保障(zhang)。預測未來3年,我國室溫硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)(wei)石油(you)(you)(you)價格(ge)的(de)(de)大幅上漲,同(tong)時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技(ji)術(shu)方面取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技(ji)術(shu)在(zai)2005年前被幾家跨(kua)國公(gong)司壟斷,但目前我國已發(fa)展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大國,這(zhe)2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格(ge)從(cong)2011年起(qi)開(kai)始(shi)低(di)于石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)(wei)(wei)大宗石油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)大規模替(ti)代石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)(jiang)極大拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)時(shi)將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。