硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子(zi)交替構(gou)成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要(yao)由含甲基(ji)(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入則可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)(wen)及(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能工(gong)作。引入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能也很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下(xia)可長(chang)(chang)期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能承受數周或更長(chang)(chang)時間(jian)仍(reng)有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可耐300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)合成(cheng)(cheng)聚(ju)合物(wu)中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡膠(jiao)分(fen)類的方法很多(duo),通常按(an)固化(hua)前(qian)的形態(tai)分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)橡膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫度分(fen)為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao);按(an)所(suo)用單(dan)體(ti)的不同(tong),可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)等;按(an)性能和(he)用途的不同(tong)又可分(fen)為(wei)通用型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以(yi)三氯(lv)化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世(shi)。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面(mian)積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能躍(yue)升到實(shi)用(yong)階段,奠定了(le)現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技術(shu)的(de)基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄羅(luo)斯(si)、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究(jiu)所和(he)企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能力為135千(qian)噸(dun),其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)變(bian)成彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的(de)。它主要(yao)以(yi)高分(fen)子量的(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)為生膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)成彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)主要(yao)是各種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為了降(jiang)低(di)成本或(huo)改(gai)善膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)入相應的(de)各種(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫(liu)化(hua)劑是各種(zhong)有機過氧(yang)(yang)化(hua)物或(huo)加(jia)成反(fan)應催化(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一(yi)次(ci)硫化(hua)的目(mu)的是進行(xing)高分子鏈的交(jiao)(jiao)聯(lian)反(fan)應;二次(ci)硫化(hua)的目(mu)的是進行(xing)補充交(jiao)(jiao)聯(lian)、驅除(chu)硫化(hua)劑(ji)分解(jie)產(chan)物和其他揮發性(xing)(xing)化(hua)合(he)物以(yi)穩定硫化(hua)膠的各項性(xing)(xing)能。常用的設備有(you)開放式煉(lian)膠機、捏合(he)機及真空(kong)密煉(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)特(te)征(zheng)是高溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能保持(chi)一定(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能無(wu)(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)(you)(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫(zi)外線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加(jia)(jia)任何添加(jia)(jia)劑(ji)的(de)情況下(xia)(xia),就具有優(you)(you)(you)良的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優(you)(you)(you)異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能比通(tong)(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)(you)(you)于通(tong)(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)(wu)味,無(wu)(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具有抗凝(ning)血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別達到1927.18萬輛和(he)(he)(he)1930.64萬輛,同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用量(liang)約達2.0萬t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機硅(gui)(gui)材(cai)料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)(jian)方(fang)面的(de)(de)用量(liang),可以(yi)大幅(fu)度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)和(he)(he)(he)單(dan)車(che)(che)用量(liang)水平(ping)的(de)(de)提高都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵(li)自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)(jian)實(shi)現自主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機關公(gong)務用車(che)(che)選用車(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市場份額,為改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府采購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為主(zhu)的(de)(de)局面提供(gong)了保障。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)應(ying)用提供(gong)有力(li)保障。預測未來3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)(yin)為石(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方面(mian)取得(de)突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公(gong)司壟(long)斷,但(dan)目前我國(guo)(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第(di)1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從(cong)2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模(mo)替代石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓(tuo)展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費。