硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)(yang)原子(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常(chang)連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能,三(san)氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能良好,一般在-55℃下仍能工(gong)作。引(yin)(yin)入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很突出(chu),在180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)(yang)氣透(tou)過率在合成聚(ju)合物(wu)中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類的方法很多,通常按固化
前的形態分為(wei)(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)度(du)分為(wei)(wei)室(shi)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所(suo)用(yong)單體的不(bu)同(tong),可(ke)(ke)分為(wei)(wei)甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性能和(he)用(yong)途的不(bu)同(tong)又可(ke)(ke)分為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強(qiang)力(li)型(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比表面(mian)積(ji)的氣相法白(bai)炭黑(hei)補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能躍升(sheng)到實(shi)用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業(ye)化(hua)研(yan)究始于1957年,多家研(yan)究所(suo)和企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)(wan)變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)(cheng)型(xing)的。它主要以(yi)高分子量的聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補(bu)強(qiang)填(tian)料、硫(liu)化劑等,在加熱加壓下硫(liu)化成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的補(bu)強(qiang)主要是(shi)各種類型(xing)的白(bai)炭(tan)黑,可使硫(liu)化膠(jiao)的強(qiang)度增加數十(shi)倍(bei)。有(you)時(shi)為(wei)了(le)降(jiang)低(di)成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)能及(ji)賦(fu)予硫(liu)化膠(jiao)各種特殊的性(xing)能,也加入(ru)相應的各種添加劑。硫(liu)化劑是(shi)各種有(you)機(ji)過(guo)氧化物或(huo)加成(cheng)(cheng)反應催化劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)高分(fen)子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)補充交(jiao)聯、驅(qu)除(chu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)分(fen)解產物(wu)和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)以(yi)穩定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)設備(bei)有開放式煉(lian)(lian)膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及(ji)真空密(mi)煉(lian)(lian)機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特(te)征是(shi)(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度僅是(shi)(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一定(ding)(ding)的(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對航空、宇航工業的(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭氧及紫外線等(deng)十(shi)分穩定(ding)(ding),在(zai)不加任何添加劑的(de)情況下(xia),就具有(you)(you)優(you)良的(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異的(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于(yu)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等(deng)的(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等(deng)氣體的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人(ren)體組織不粘(zhan)連,具有(you)(you)抗凝(ning)血(xue)作用(yong)(yong),對肌體組織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合(he)作為醫用(yong)(yong)材料(liao)。
硅橡(xiang)膠(jiao)的用量
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別達(da)(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠的(de)用量(liang)約達(da)(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研天下(xia)的(de)新(xin)研究,增加有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)用量(liang),可以(yi)大(da)幅(fu)度(du)(du)提(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全性(xing)能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)提(ti)高都將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠需求的(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品牌(pai)的(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)實現(xian)自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)(du)黨政(zheng)機關(guan)公務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品牌(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府采(cai)(cai)購的(de)市場(chang)份額(e),為(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)(cai)購以(yi)合(he)資(zi)品牌(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)局面提(ti)供了保障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)應用提(ti)供有(you)力(li)保障(zhang)。預(yu)測(ce)未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)年(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)價格的(de)大(da)幅上漲,同時我(wo)國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵(jian)原料(liao)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)生產技術(shu)方(fang)面取得突(tu)破(po),有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)生產技術(shu)在2005年前被(bei)幾(ji)家跨(kua)國公司壟斷(duan),但目前我(wo)國已(yi)發展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體第(di)1大(da)國,這(zhe)2個方(fang)面原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從(cong)2011年起(qi)開始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)市場空間(jian),同時將帶動(dong)硅(gui)油(you)(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產品(pin)的(de)消費。