硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原子(zi)交替(ti)構成,硅(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含(han)甲(jia)基(ji)(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也很(hen)突出,在(zai)180℃下(xia)可長期(qi)工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚(ju)合物(wu)中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類的方法很多,通(tong)常(chang)按固化
前的形態分(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體的不(bu)同,可分(fen)為(wei)甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯(ben)基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能(neng)和(he)用途(tu)的不(bu)同又可分(fen)為(wei)通用型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國以(yi)三氯(lv)化鐵(tie)為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高比(bi)表面積的(de)氣(qi)相(xiang)法白(bai)炭(tan)黑補(bu)強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能躍升到實用階段(duan),奠定(ding)了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產技(ji)術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國家有美(mei)國。俄(e)羅斯、德國、日本(ben)、韓國和中國等。中國硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究(jiu)始于1957年,多家研(yan)究(jiu)所和企業陸(lu)續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要以高(gao)分子量的(de)(de)聚(ju)甲(jia)基乙烯基硅氧烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱(re)加壓下硫化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類(lei)型(xing)的(de)(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)增加數(shu)十倍(bei)。有時為了降(jiang)低成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)(xing)能及賦予硫化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也(ye)加入相應(ying)的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添(tian)加劑(ji)。硫化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有機過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物或加成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工(gong)成(cheng)型方法如圖(tu)所示(shi)。一次硫(liu)(liu)(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)(xing)高(gao)分子鏈(lian)的(de)交聯反應;二次硫(liu)(liu)(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)(xing)補(bu)充交聯、驅除(chu)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化劑分解產物和其他揮發性化合(he)(he)物以穩定硫(liu)(liu)(liu)(liu)化膠的(de)各項性能(neng)。常用的(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合(he)(he)機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要(yao)性(xing)能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)強度僅是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業(ye)的(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩定,在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)情況(kuang)下,就具(ju)有優(you)良的(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有優(you)異的(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常好。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐油及(ji)化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有中等的(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)(zu)織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝血(xue)作(zuo)用,對(dui)肌(ji)體(ti)組(zu)(zu)織的(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常少。特別適合作(zuo)為(wei)醫用材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷(xiao)分(fen)別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分(fen)別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)膠的用(yong)量約(yue)達(da)2.0萬t。根(gen)據觀研天下的新研究(jiu),增(zeng)(zeng)加有(you)機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)(jian)方面的用(yong)量,可以大幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的安全性(xing)能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)量水平的提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡(xiang)膠需求(qiu)的增(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)(guo)家(jia)鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)品牌(pai)(pai)的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)(jian)實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政機(ji)關公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品牌(pai)(pai)擴大在政府采購的市場份額(e),為(wei)改變目前國(guo)(guo)(guo)內(nei)政府采購以合(he)資品牌(pai)(pai)產品為(wei)主(zhu)的局面提供了保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)品牌(pai)(pai)發展,國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的應用(yong)提供有(you)力保(bao)障。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)價格的(de)大(da)幅(fu)上漲,同(tong)時我(wo)國(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關(guan)鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術方面(mian)取得(de)突破,有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術在2005年前被(bei)幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前我(wo)國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)為全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價格從(cong)2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模(mo)替(ti)代石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業的(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)油(you)(you)(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品的(de)消(xiao)費。