硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入可提(ti)(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入則可提(ti)(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)(wen)及(ji)耐油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)也很突(tu)出,在180℃下(xia)可長期(qi)工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承(cheng)受數周(zhou)或更長時間仍有(you)彈(dan)性(xing),瞬時可耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透過率在合(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理(li)惰(duo)性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此在醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的(de)(de)(de)方法很多,通常按固化(hua)前的(de)(de)(de)形(xing)態分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫度分為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用單體的(de)(de)(de)不同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用途的(de)(de)(de)不同又可(ke)分為(wei)通用型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)低(di)溫型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)高溫型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美(mei)國(guo)以三氯化鐵為催化劑合(he)成的(de)。1945年(nian)(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian)(nian)(nian),采用高(gao)比表(biao)面積的(de)氣相法白炭黑(hei)補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升(sheng)到實(shi)用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成開始(shi)生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家(jia)(jia)有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年(nian)(nian)(nian),多(duo)家(jia)(jia)研(yan)究(jiu)所和企業(ye)陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千(qian)噸(dun)(dun),其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)(dun)。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)(shi)(shi)(shi)指聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷變成彈(dan)性體的(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)(shi)(shi)(shi)經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)。它(ta)主要以高分子(zi)量(liang)的(de)(de)(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成彈(dan)性體。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)主要是(shi)(shi)(shi)(shi)各(ge)(ge)種類型(xing)的(de)(de)(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)增加(jia)數十倍(bei)。有時為(wei)了降低成本(ben)或(huo)改(gai)善膠(jiao)料性能及(ji)賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)(de)(de)性能,也加(jia)入(ru)相(xiang)應的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)(shi)(shi)各(ge)(ge)種有機(ji)過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)的目的是(shi)進行高(gao)分(fen)子鏈的交聯(lian)(lian)反應(ying);二次硫(liu)(liu)化(hua)的目的是(shi)進行補充交聯(lian)(lian)、驅除(chu)硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)分(fen)解產(chan)物(wu)和其他揮發性化(hua)合(he)物(wu)以穩定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)膠的各(ge)項性能。常(chang)用的設(she)備有開放(fang)式煉(lian)(lian)膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真空密煉(lian)(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban),但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持(chi)一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度,且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變(bian)化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線等十分穩定(ding),在(zai)不加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)(chang)好。(5)物理(li)(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于(yu)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及化學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連(lian),具(ju)有(you)(you)抗凝血(xue)作(zuo)用,對(dui)(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為醫(yi)用材料。
硅橡膠(jiao)的用量(liang)
據(ju)中國汽(qi)車(che)(che)(che)工業協會(hui)統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工業硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增加(jia)有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)用(yong)量,可(ke)以(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)安(an)全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)提(ti)(ti)高(gao)都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)工業對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的(de)增加(jia)。國家鼓勵(li)自主品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主化(hua),《2012年度黨政機關公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自主品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政府采購的(de)市場(chang)份額,為改變(bian)目前國內政府采購以(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產品(pin)為主的(de)局面提(ti)(ti)供(gong)了保障(zhang)(zhang)。促進自主品(pin)牌(pai)發展,國產汽(qi)車(che)(che)(che)業的(de)繁榮將為汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)(ti)供(gong)有(you)力保障(zhang)(zhang)。預測未來3年,我(wo)國室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業將以(yi)年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)(you)(you)價(jia)(jia)(jia)格的(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)(tong)時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生產技術方面(mian)取得(de)突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生產技術在2005年前被幾家跨國(guo)公(gong)司(si)壟斷,但目(mu)前我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo),這2個(ge)方面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)(jia)(jia)格從2011年起開始低于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)(jia)(jia)的(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同(tong)(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)消費。