硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通(tong)(tong)常連有(you)兩個有(you)機(ji)基團(tuan)的(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通(tong)(tong)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主(zhu)要由含甲基和少量乙烯基的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基的(de)引入(ru)可(ke)(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基及氰基的(de)引入(ru)則可(ke)(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)苯基后(hou),可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出,在180℃下(xia)可(ke)(ke)(ke)長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率在合成(cheng)聚合物中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)生理惰(duo)性(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)突(tu)出特性(xing),因此在醫用領域應用廣泛。
主(zhu)要(yao)品種
硅(gui)橡(xiang)膠分類(lei)的(de)方法很(hen)多,通常按固化
前的(de)形態分為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)(yong)單體的(de)不同(tong),可分為(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)(yong)(yong)途的(de)不同(tong)又可分為(wei)通用(yong)(yong)(yong)型、超耐(nai)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)型、超耐(nai)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)型、高強力型、耐(nai)油型、醫用(yong)(yong)(yong)型等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以(yi)三氯化鐵(tie)為(wei)催化劑(ji)合(he)(he)成的(de)(de)。1945年(nian)(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian)(nian),采用高(gao)(gao)比(bi)表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階段,奠(dian)定(ding)了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合(he)(he)成開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究(jiu)(jiu)始(shi)于1957年(nian)(nian)(nian),多家研(yan)究(jiu)(jiu)所和企(qi)業陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)(nian)底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力(li)為(wei)135千噸,其(qi)中高(gao)(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠是指(zhi)聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的過(guo)程(cheng)是經過(guo)高溫(wen)(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)(xing)的。它主(zhu)要以高分子量的聚甲基乙(yi)烯(xi)基硅氧(yang)烷為生膠,混入補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱(re)加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅橡膠的補強(qiang)主(zhu)要是各(ge)種類型(xing)(xing)的白炭黑,可(ke)使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠的強(qiang)度增加數十倍(bei)。有時為了(le)降低成(cheng)本或改善(shan)膠料性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種特殊的性(xing)能(neng),也(ye)加入相應(ying)的各(ge)種添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種有機(ji)過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)或加成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方(fang)法(fa)如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行高分(fen)子(zi)鏈的(de)交聯反應(ying);二次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行補充(chong)交聯、驅除硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)分(fen)解產(chan)物(wu)和其(qi)他揮發(fa)性化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)以穩(wen)定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)各項性能。常用(yong)的(de)設備有開放(fang)式煉(lian)膠機、捏合(he)(he)機及真空(kong)密煉(lian)機。
主要(yao)性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在(zai)200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特殊(shu)配(pei)方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)十分穩定,在(zai)不加任何添加劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學(xue)試劑(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會(hui)統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增長(chang)(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的用(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研天下的新研究,增加(jia)有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面(mian)的用(yong)量,可以(yi)(yi)大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的安全(quan)性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的提(ti)高(gao)都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的增加(jia)。國(guo)家鼓勵自主品(pin)牌的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自主化(hua),《2012年(nian)度黨政機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自主品(pin)牌擴大在政府(fu)采購(gou)(gou)的市(shi)場份額,為改變目前(qian)國(guo)內政府(fu)采購(gou)(gou)以(yi)(yi)合(he)資品(pin)牌產(chan)品(pin)為主的局面(mian)提(ti)供了保障。促進(jin)自主品(pin)牌發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的應(ying)用(yong)提(ti)供有力保障。預測(ce)未來(lai)3年(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均20%增長(chang)(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時(shi)我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)方面(mian)取得突(tu)破,有(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)在2005年前被幾家跨國(guo)公(gong)司壟斷,但目前我國(guo)已發展成為(wei)全球有(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體第1大國(guo),這2個方面(mian)原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于(yu)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大拓展有(you)機硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場(chang)空間(jian),同(tong)時(shi)將(jiang)帶動(dong)硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)(fei)。