硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原子交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)原子上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)(ru)可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)(ru)則可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性能(neng)良(liang)好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引(yin)入(ru)(ru)(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性能(neng)也很突(tu)出(chu),在180℃下(xia)可長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長時(shi)間仍有(you)彈性,瞬時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性好,氧(yang)氣透過率在合成(cheng)聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰(duo)性、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特性,因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通常(chang)按(an)固(gu)化
前的(de)形態分(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)硫化溫度分(fen)為(wei)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)所用單體的(de)不(bu)同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng);按(an)性能和用途的(de)不(bu)同又可分(fen)為(wei)通用型、超耐低溫型、超耐高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐油(you)型、醫用型等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)劑合成的。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比表(biao)面(mian)積的氣相法(fa)白炭黑補(bu)強的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的性(xing)能躍升(sheng)到實用(yong)階段,奠(dian)定(ding)了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的基礎(chu)。從二甲(jia)基二氯硅(gui)烷合成開(kai)始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業化(hua)研究始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研究所和企(qi)業陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力為(wei)135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過(guo)程(cheng)是經(jing)過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它(ta)主要(yao)以(yi)高分子(zi)量的(de)(de)聚甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加熱加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是各種類型的(de)(de)白炭(tan)黑(hei),可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加數十倍。有時為了(le)降低(di)成(cheng)(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)(xing)能及賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種特(te)殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也(ye)加入相應的(de)(de)各種添(tian)加劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各種有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行高分子鏈(lian)的(de)交聯反應(ying);二(er)次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行補充交聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分解產(chan)物和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)各項性(xing)能。常(chang)用(yong)的(de)設備(bei)有開(kai)放式煉(lian)膠(jiao)機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及真空密煉(lian)機(ji)(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化(hua)(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方(fang)可達(da)-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等十分穩定,在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,就具(ju)有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)(hua)(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別(bie)適合作為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分別(bie)增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天(tian)下的新研(yan)究,增加(jia)有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的用(yong)(yong)量,可以(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的增加(jia)。國(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自主(zhu)(zhu)(zhu)化(hua),《2012年度黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政府(fu)采購的市場份額,為(wei)(wei)(wei)改(gai)變目(mu)前國(guo)內政府(fu)采購以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的局面提供了保(bao)障。促進自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的繁(fan)榮將(jiang)為(wei)(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的應(ying)用(yong)(yong)提供有(you)力保(bao)障。預測未來3年,我(wo)國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以(yi)年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同(tong)時我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技(ji)術方面(mian)取得突破,有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技(ji)術在2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷(duan),但目前我國已(yi)發展(zhan)(zhan)成(cheng)為(wei)全球有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國,這2個方面(mian)原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模替(ti)代石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展(zhan)(zhan)有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)(de)市場(chang)空間,同(tong)時將帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)樹脂等其(qi)他有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費。