硅橡膠是指主鏈由(you)硅和氧原(yuan)子(zi)交(jiao)替構成(cheng),硅原(yuan)子(zi)上通常連(lian)有兩個有機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般(ban)在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突(tu)出(chu),在(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長(chang)時(shi)間仍(reng)有彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率(lv)在(zai)(zai)合成(cheng)聚合物(wu)中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血(xue)的(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫用(yong)領(ling)域(yu)應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的(de)方法很(hen)多,通常按固化(hua)前的(de)形態分為固體(ti)(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分為室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用單(dan)體(ti)(ti)的(de)不同,可分為甲基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用途的(de)不同又可分為通用型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為(wei)(wei)催(cui)化劑合成的。1945年,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比表面積(ji)的氣相法(fa)白炭黑補(bu)強的硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成功(gong),使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍升到(dao)實用(yong)階段(duan),奠定了現代硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯(lv)硅烷(wan)合成開始生(sheng)產(chan)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工(gong)業(ye)(ye)化研究(jiu)始于1957年,多家研究(jiu)所和(he)企業(ye)(ye)陸續開發出各種(zhong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為(wei)(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅氧(yang)烷(wan)變(bian)成彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫化(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主要以高分(fen)子量(liang)的(de)(de)聚甲基乙(yi)烯基硅氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入補強填料、硫化(hua)劑等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下(xia)硫化(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑(hei),可(ke)使硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時為了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予(yu)硫化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入相(xiang)應(ying)的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫化(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)物或加(jia)(jia)成反應(ying)催化(hua)劑。
加工成(cheng)型方法如圖所示。一次(ci)硫化(hua)的目的是進(jin)行高(gao)分子鏈的交(jiao)聯反應;二次(ci)硫化(hua)的目的是進(jin)行補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑分解產物(wu)(wu)和其他揮發性化(hua)合物(wu)(wu)以穩定硫化(hua)膠的各項性能(neng)。常用的設備有開放式煉膠機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia),其(qi)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣體的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組(zu)織不粘連,具有抗凝(ning)血作用(yong),對(dui)(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)新研究,增加(jia)有(you)機硅(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可(ke)以(yi)大幅度提(ti)高(gao)(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全(quan)性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量和(he)(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水(shui)平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)都(dou)將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)橡膠需求(qiu)的(de)(de)(de)增加(jia)。國家鼓勵自主品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自主化(hua),《2012年(nian)度黨政機關公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自主品(pin)牌擴大在(zai)政府(fu)(fu)采購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國內(nei)政府(fu)(fu)采購以(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)障。促(cu)進自主品(pin)牌發展,國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有(you)力保(bao)障。預測未來3年(nian),我(wo)國室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大幅上漲(zhang),同時我(wo)國(guo)在硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵(jian)原料(liao)有(you)機(ji)硅單(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術方面取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅單(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術在2005年前被幾家跨(kua)國(guo)公(gong)司壟斷,但(dan)目前我(wo)國(guo)已發(fa)展成(cheng)為全(quan)球有(you)機(ji)硅單(dan)體(ti)第(di)1大國(guo),這2個方面原因使(shi)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低(di)于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規模替代(dai)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大拓展有(you)機(ji)硅產(chan)(chan)業的(de)(de)市場空(kong)間,同時將帶動硅油(you)(you)、硅烷偶聯劑和硅樹脂(zhi)等其(qi)他有(you)機(ji)硅產(chan)(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。