硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替構(gou)成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通(tong)常連(lian)有兩(liang)個有機(ji)基團的(de)(de)(de)橡膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)主要由(you)含甲基和少量(liang)乙烯(xi)基的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)(cheng)。苯基的(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙(bing)基及氰基的(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良(liang)好,一般(ban)在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯基后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高于200℃也能(neng)承受(shou)數周或更長(chang)時間仍有彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧氣透過率在(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高的(de)(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)、不(bu)會導(dao)致凝(ning)血的(de)(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)(ci)在(zai)醫用(yong)(yong)領域應用(yong)(yong)廣泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)方法很多,通常按(an)(an)固(gu)(gu)化(hua)前的(de)形(xing)態分(fen)為固(gu)(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體的(de)不同,可(ke)分(fen)為甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)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)(an)性(xing)能和用(yong)途(tu)的(de)不同又可(ke)分(fen)為通用(yong)型、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型、超(chao)耐(nai)高溫(wen)型、高強力(li)型、耐(nai)油型、醫用(yong)型等等。
發(fa)展史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表(biao)面積的(de)氣相法白炭黑(hei)補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性(xing)能躍升到實(shi)用階段,奠定了現(xian)代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技術的(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅烷合(he)成(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)產硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業(ye)化研究始(shi)于1957年(nian),多(duo)家研究所和(he)企業(ye)陸(lu)續開(kai)發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力為135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高(gao)(gao)溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的過(guo)程是經過(guo)高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫化成(cheng)型的。它(ta)主(zhu)要(yao)以高(gao)(gao)分子量的聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為(wei)(wei)生膠(jiao),混入補(bu)強填(tian)料(liao)、硫化劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的補(bu)強主(zhu)要(yao)是各種類型的白炭黑,可(ke)使(shi)硫化膠(jiao)的強度增加(jia)數十(shi)倍。有(you)時(shi)為(wei)(wei)了降低(di)成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及賦予(yu)硫化膠(jiao)各種特殊的性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)入相應(ying)的各種添加(jia)劑。硫化劑是各種有(you)機過(guo)氧(yang)化物或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化劑。
加工成型方法如(ru)圖所示(shi)。一(yi)次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑分解產物和其(qi)他揮發(fa)性(xing)化(hua)(hua)(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設(she)備有開放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持(chi)一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)(yang)及紫(zi)外線等十(shi)分穩(wen)定,在(zai)不(bu)(bu)加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體組織(zhi)不(bu)(bu)粘(zhan)連(lian),具(ju)(ju)有抗凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特(te)別(bie)適合作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的(de)用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬(wan)(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究(jiu),增加(jia)有(you)機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可(ke)以(yi)大幅度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機(ji)關公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大在(zai)政府(fu)采購(gou)的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)(wei)改(gai)變(bian)目前國(guo)內政府(fu)采購(gou)以(yi)合資品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)(pin)(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提供(gong)了保障。促(cu)進(jin)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)發展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供(gong)有(you)力(li)保障。預測未來(lai)3年(nian),我(wo)國(guo)室(shi)溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將以(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非石油基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非石油基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石油價格的(de)(de)大幅上漲,同(tong)時(shi)我國(guo)(guo)在硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產技術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)機(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產技術在2005年前被幾(ji)家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目(mu)前我國(guo)(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)第1大國(guo)(guo),這2個方(fang)面(mian)原因使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起(qi)開始(shi)低于石油基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗石油基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大規模(mo)替(ti)代石油基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大拓展有(you)機(ji)硅產業的(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅油、硅烷偶聯劑和(he)硅樹脂(zhi)等其他(ta)有(you)機(ji)硅產品的(de)(de)消(xiao)費。