硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子(zi)交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機基團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基和少(shao)量乙烯基的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基的(de)引(yin)入可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基及氰(qing)基的(de)引(yin)入則可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基后(hou),可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下可長(chang)期工作,稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周或(huo)更長(chang)時(shi)(shi)間(jian)仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過率(lv)在(zai)合成聚(ju)合物中是較(jiao)高(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)(yong)領域應用(yong)(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分類的(de)方法(fa)很多,通(tong)(tong)常按(an)固(gu)化(hua)前的(de)形態分為(wei)(wei)(wei)固(gu)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)度分為(wei)(wei)(wei)室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體(ti)(ti)的(de)不同,可分為(wei)(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能和用途的(de)不同又可分為(wei)(wei)(wei)通(tong)(tong)用型(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅橡(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵(tie)為催化劑合成(cheng)的。1945年(nian),硅橡(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅橡(xiang)膠(jiao)的性能(neng)躍(yue)升到(dao)實用階(jie)段,奠定了現(xian)代硅橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技術(shu)的基礎。從(cong)二(er)甲基二(er)氯硅烷(wan)合成(cheng)開始(shi)生(sheng)產硅橡(xiang)膠(jiao)的國(guo)(guo)家有(you)美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)的工業(ye)化研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家研(yan)究所和企業(ye)陸續(xu)開發出各(ge)種硅橡(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千(qian)噸(dun)(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸(dun)(dun)。
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡膠是指聚硅氧(yang)烷(wan)變(bian)成彈(dan)性體的(de)過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)。它主要以高(gao)分(fen)子(zi)量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠,混(hun)入補(bu)(bu)強填(tian)料(liao)、硫化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)(hua)(hua)(hua)成彈(dan)性體。硅橡膠的(de)補(bu)(bu)強主要是各種類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)(hua)(hua)膠的(de)強度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降(jiang)低(di)成本(ben)或(huo)改善膠料(liao)性能及賦(fu)予硫化(hua)(hua)(hua)(hua)膠各種特(te)殊的(de)性能,也加(jia)入相(xiang)應的(de)各種添加(jia)劑。硫化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是各種有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示(shi)。一次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯反應(ying);二(er)次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)補充交聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)合(he)(he)物以(yi)穩定硫化(hua)膠的(de)(de)各(ge)項性(xing)能。常用的(de)(de)設(she)備(bei)有(you)開放式煉(lian)膠機、捏合(he)(he)機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫穩定性(xing),雖然常(chang)溫下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)、回彈性(xing)和表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)(wu)明顯(xian)變化。(2)低(di)溫性(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫度(du)一般為-70~-50℃,特殊(shu)配(pei)方可達-100℃,表明其低(di)溫性(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩定,在(zai)(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)(ju)(ju)有(you)(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)。(4)電氣性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)(ju)有(you)(you)(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫下的(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫下,其物(wu)理機械(xie)性(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及化學(xue)試劑(ji)性(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)(ju)有(you)(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過(guo)性(xing)能(neng)(neng)。室溫下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)透氣性(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)(wu)味,無(wu)(wu)(wu)嗅,與(yu)人(ren)體(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)(ju)(ju)(ju)有(you)(you)(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)非常(chang)少。特別(bie)適合作(zuo)為醫(yi)用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會統(tong)計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分別(bie)增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有機硅(gui)(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)(jian)方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量,可以大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)提(ti)高都(dou)將推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)(jian)實(shi)現自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關公務(wu)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿)》為自主(zhu)品(pin)(pin)牌擴大(da)在(zai)政府采(cai)購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變目前(qian)國(guo)(guo)(guo)內政府采(cai)購以合資品(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面提(ti)供了保障。促(cu)進自主(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有力保障。預(yu)測(ce)未(wei)來3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)(dan)因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲(zhang),同(tong)時我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技術方面取(qu)得突(tu)破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技術在(zai)2005年前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷(duan),但(dan)(dan)目前我國(guo)(guo)已發(fa)展成(cheng)為全球(qiu)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)(da)國(guo)(guo),這2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從(cong)2011年起開始(shi)(shi)低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)(shi)大(da)(da)(da)規(gui)模替代(dai)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)(da)(da)拓展有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等其他有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。