硅橡膠是(shi)(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)和(he)氧(yang)原子交替(ti)構成(cheng),硅(gui)原子上(shang)通(tong)常連有兩個有機基(ji)團的橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)的硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)的引(yin)(yin)入(ru)可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)高、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三(san)氟(fu)丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的引(yin)(yin)入(ru)則可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)(yin)入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期(qi)工(gong)作,稍高于(yu)200℃也能(neng)(neng)(neng)承(cheng)受數周或(huo)更長時(shi)間仍有彈(dan)性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的高溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的透氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率(lv)在(zai)合(he)(he)成(cheng)聚合(he)(he)物中是(shi)(shi)較高的。此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的突出特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主(zhu)要品種
硅橡膠分類的(de)方法很(hen)多,通常按固化
前的形(xing)態分(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)分(fen)為(wei)(wei)室(shi)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體的不同(tong)(tong),可分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)途的不同(tong)(tong)又可分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐高(gao)(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)(gao)強力(li)型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是(shi)由(you)美國(guo)以(yi)三氯化鐵為催化劑(ji)合成的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比表(biao)面積的(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升(sheng)到(dao)實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術(shu)的(de)(de)基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開始(shi)生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)和中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為135千噸,其(qi)中高溫膠(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指聚(ju)硅(gui)(gui)氧烷(wan)變(bian)成(cheng)彈(dan)性體的過(guo)程(cheng)是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)(xing)的。它主(zhu)要以高分子量(liang)的聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加熱加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的補(bu)強(qiang)主(zhu)要是各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)類型(xing)(xing)的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的強(qiang)度(du)增加數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)本或(huo)改善(shan)膠(jiao)料(liao)性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)特殊的性能,也加入(ru)相應的各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)有機過(guo)氧化(hua)(hua)物或(huo)加成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示。一(yi)次(ci)硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二(er)次(ci)硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫化劑(ji)分(fen)解產物和其(qi)他(ta)揮發性化合物以穩(wen)定硫化膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設(she)備有開放(fang)式(shi)煉膠機、捏合機及(ji)真空(kong)密煉機。
主要性能(neng)
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半(ban),但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能無明顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能優異。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線(xian)等(deng)(deng)十分穩定(ding),在(zai)(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具有優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能比通(tong)(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能優于(yu)通(tong)(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體(ti)組織(zhi)不粘(zhan)連,具有抗凝(ning)血作用,對(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別適合作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)(wan)t。根據(ju)觀研天下(xia)的(de)(de)(de)新研究,增加(jia)有(you)(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可以大(da)幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產量和(he)單車(che)用(yong)量水平(ping)的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)增加(jia)。國家鼓勵自主品(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)(bu)件(jian)實現自主化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自主品(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴大(da)在政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為(wei)(wei)改(gai)變(bian)目前(qian)國內政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)以合資品(pin)(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)(pin)為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)局(ju)面提供(gong)了保(bao)障。促進自主品(pin)(pin)牌(pai)(pai)發展(zhan),國產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提供(gong)有(you)(you)力保(bao)障。預(yu)測未(wei)來(lai)3年(nian)(nian),我(wo)國室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增長。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠,約占(zhan)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠消(xiao)費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大幅上漲,同時(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術方(fang)面取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術在2005年(nian)前被幾家跨國公司(si)壟斷,但目前我國已(yi)發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體第1大國,這2個方(fang)面原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)價格(ge)從(cong)2011年(nian)起開始低于石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠,僅(jin)約為(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠,并開始大規模(mo)替代石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠。這將極大拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時(shi)將帶(dai)動(dong)硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑和硅(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。