硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)和氧原(yuan)子交替構成,硅(gui)原(yuan)子上(shang)通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含(han)甲(jia)基和少量乙(yi)烯基的(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成。苯(ben)基的(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)能(neng),三氟丙基及氰基的(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)能(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作。引(yin)入(ru)苯(ben)基后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也很突(tu)(tu)出,在180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受數周或(huo)更長(chang)時(shi)間(jian)仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)好(hao),氧氣(qi)透(tou)過率在合成聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰(duo)性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)(tu)出特性(xing),因此在醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類(lei)的方法很(hen)多,通常(chang)按固化
前的(de)形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度(du)分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用(yong)單體的(de)不同,可分為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)途的(de)不同又可分為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展(zhan)史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合(he)成的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采用高比表面積的(de)氣(qi)相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階段(duan),奠定了(le)現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技(ji)術的(de)基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷(wan)合(he)成開(kai)始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅斯(si)、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian)(nian),多(duo)家研(yan)究(jiu)所和企業(ye)陸(lu)續(xu)開(kai)發(fa)出(chu)各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能(neng)力(li)為135千(qian)(qian)噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)(qian)噸(dun)。
高(gao)溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)(yang)烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)(de)過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)(de)聚甲(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅氧(yang)(yang)烷(wan)為(wei)(wei)生膠(jiao),混入(ru)補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱(re)加壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強主(zhu)要是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增加數(shu)十倍。有時為(wei)(wei)了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)性能,也加入(ru)相應的(de)(de)各(ge)種添加劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種有機(ji)過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型(xing)方法如圖所示。一次硫(liu)化的目的是進(jin)行高分(fen)子鏈的交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化的目的是進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑分(fen)解(jie)產物(wu)和其(qi)他(ta)揮(hui)發(fa)性化合(he)物(wu)以穩定硫(liu)化膠的各(ge)項性能。常用的設備有(you)開放式煉(lian)膠機、捏合(he)機及(ji)真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方(fang)可達(da)-100℃,表明(ming)其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異(yi)(yi)。這對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外(wai)線等十(shi)分穩定(ding),在不(bu)加任何添(tian)加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有優(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)異(yi)(yi)的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于(yu)通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油及化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等氣體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作為醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的(de)用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用量約達2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增加有機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用量,可以(yi)(yi)大幅度(du)(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量和單車(che)(che)用量水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高都將推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增加。國家鼓勵自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件實現自主(zhu)化(hua)(hua),《2012年度(du)(du)黨政(zheng)機(ji)關公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)改(gai)變目前國內政(zheng)府采購以(yi)(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保障。促(cu)進自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)(fa)展,國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用提(ti)供有力保障。預測未來3年,我國室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)價(jia)格(ge)(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料(liao)有機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)方(fang)面(mian)取(qu)得突破(po),有機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷,但(dan)目前我國已發展(zhan)成為(wei)(wei)全球有機(ji)硅(gui)單體第1大(da)(da)國,這2個方(fang)面(mian)原因(yin)使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)(ge)從2011年(nian)起(qi)開(kai)始低(di)于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)(da)拓(tuo)展(zhan)有機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶(dai)動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂(zhi)等其他(ta)有機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。