硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)(zi)上通常連有兩個有機(ji)基團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由含甲基和(he)少(shao)量(liang)乙烯基的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙基及(ji)氰基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則(ze)可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油(you)性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能良好,一(yi)般在-55℃下仍能工作(zuo)。引(yin)入苯(ben)基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能也很突出,在180℃下可長期工作(zuo),稍(shao)高于(yu)200℃也能承受數周或更長時間仍有彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在合成聚合物中是較高的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在醫(yi)用領域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的(de)方法很多(duo),通常按固化
前的形態分(fen)(fen)(fen)為固體(ti)(ti)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)(ti)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫度(du)分(fen)(fen)(fen)為室溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用單(dan)體(ti)(ti)的不同,可(ke)分(fen)(fen)(fen)為甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈(jing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性能(neng)和用途的不同又可(ke)分(fen)(fen)(fen)為通用型(xing)、超(chao)耐低(di)溫型(xing)、超(chao)耐高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三(san)氯化鐵為催化劑(ji)合(he)成的(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年,采用高(gao)(gao)比表面積的(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)(neng)躍升到實(shi)用階段,奠定(ding)了(le)現(xian)代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技(ji)術的(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅烷合(he)成開始生產硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研(yan)究(jiu)始于1957年,多家研(yan)究(jiu)所和企業(ye)陸續(xu)開發(fa)出(chu)各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能(neng)(neng)力(li)為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)高(gao)(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷變成彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)是經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)(de)。它(ta)主要以高分子(zi)量的(de)(de)(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao),混入補強填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)補強主要是各(ge)種類型(xing)的(de)(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十(shi)倍。有時為(wei)了降低成本或改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)各(ge)種添加(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是各(ge)種有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)(hua)劑。
加工(gong)成(cheng)型方(fang)法如(ru)圖所(suo)示。一次(ci)硫化(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)進行高(gao)分子(zi)鏈的(de)(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫化(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)進行補充交聯、驅除硫化(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)合(he)物以穩定硫化(hua)膠的(de)(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主(zhu)要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫度一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表明其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)(yi)。這(zhe)對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭(chou)氧及紫外(wai)線(xian)等(deng)十分穩(wen)定(ding)(ding),在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有優(you)(you)異(yi)(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫下(xia)的(de)(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)低(di)溫下(xia),其物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳等(deng)氣體(ti)(ti)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組織(zhi)不(bu)粘(zhan)連,具(ju)有抗凝血(xue)作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為(wei)醫用(yong)(yong)材(cai)料(liao)。
硅橡膠(jiao)的用(yong)量
據(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian)(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)(de)用量(liang)(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加有機硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)用量(liang)(liang),可(ke)以大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)單(dan)車(che)用量(liang)(liang)水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵(li)自主(zhu)(zhu)品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發(fa)展(zhan),關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)(nian)度(du)黨政機關(guan)(guan)公務用車(che)選用車(che)型(xing)目(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品牌擴大在(zai)政府(fu)(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前國內政府(fu)(fu)采(cai)購以合資(zi)品牌產(chan)品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供(gong)了保(bao)障(zhang)。促進自主(zhu)(zhu)品牌發(fa)展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠的(de)(de)(de)應用提(ti)供(gong)有力(li)保(bao)障(zhang)。預(yu)測未來3年(nian)(nian)(nian),我國室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)行(xing)業(ye)(ye)將以年(nian)(nian)(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價(jia)(jia)格的(de)(de)(de)大幅上漲,同時(shi)我(wo)國(guo)在硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術方(fang)面取得(de)突破,有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我(wo)國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大國(guo),這2個方(fang)面原因(yin)使硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)油(you)基橡膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),并開始(shi)大規模(mo)替代石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)。這將(jiang)極(ji)大拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶(ou)聯劑(ji)和硅(gui)樹脂(zhi)等(deng)其他有(you)機(ji)硅(gui)產品的(de)(de)(de)消費(fei)。