硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧原子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常(chang)連有(you)(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能良好,一(yi)般在-55℃下(xia)仍能工(gong)作(zuo)。引(yin)入苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能也很突出,在180℃下(xia)可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能承受數周或更長時(shi)間仍有(you)(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率在合成聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因(yin)此在醫用領域應用廣泛。
主要品(pin)種(zhong)
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的方法很多,通(tong)常(chang)按固(gu)(gu)化(hua)(hua)前的形態分(fen)(fen)為(wei)固(gu)(gu)體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)(he)液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)(hua)溫度分(fen)(fen)為(wei)室溫硫化(hua)(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)(yong)單體(ti)的不(bu)同,可分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基乙(yi)烯基硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙(yi)烯基硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和(he)(he)用(yong)(yong)途的不(bu)同又(you)可分(fen)(fen)為(wei)通(tong)用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫型(xing)(xing)、高強力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產(chan)(chan)品問世。1948年(nian)(nian)(nian),采用(yong)高(gao)比表面積的(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)性能躍升(sheng)到(dao)(dao)實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產(chan)(chan)技(ji)術的(de)基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開(kai)始(shi)生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)工業(ye)化研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年(nian)(nian)(nian),多家(jia)研(yan)究(jiu)所和企業(ye)陸續開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到(dao)(dao)2003年(nian)(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產(chan)(chan)能力為135千(qian)噸(dun),其(qi)中高(gao)溫膠100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)是指(zhi)聚硅氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)。它(ta)主要以高(gao)分子量的(de)(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料(liao)(liao)、硫(liu)化劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)主要是各(ge)(ge)種類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十(shi)倍。有時為了降低成(cheng)(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)(liao)性(xing)(xing)能及賦予(yu)硫(liu)化膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)化劑是各(ge)(ge)種有機過(guo)氧(yang)化物或加(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)應(ying)催(cui)化劑。
加工(gong)成(cheng)型方(fang)法如(ru)圖所(suo)示。一次(ci)硫化(hua)的目(mu)的是(shi)進行(xing)高分子鏈的交聯反應(ying);二(er)次(ci)硫化(hua)的目(mu)的是(shi)進行(xing)補充交聯、驅除硫化(hua)劑分解(jie)產(chan)物和(he)其他揮發性(xing)化(hua)合(he)物以穩(wen)定硫化(hua)膠的各項性(xing)能。常用的設備(bei)有(you)開放(fang)式(shi)煉膠機、捏(nie)合(he)機及真(zhen)空(kong)密(mi)煉機。
主要(yao)性(xing)能(neng)
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的特(te)(te)(te)征是高溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的高溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一(yi)定的柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)(te)殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫(zi)外線等十(shi)分穩(wen)定,在(zai)不加任何添加劑(ji)的情(qing)況下(xia)(xia),就具有(you)(you)優(you)良的耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異的絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的高溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于(yu)通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等的耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)的透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連(lian),具有(you)(you)抗凝血(xue)作用,對肌體(ti)組織的反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)(te)(te)別適合(he)作為醫(yi)用材料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會統(tong)計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(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)車(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用量(liang)(liang)(liang)約(yue)達2.0萬(wan)(wan)t。根(gen)據觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新研究,增加有機硅(gui)(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)(jian)方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)用量(liang)(liang)(liang),可以(yi)大(da)幅度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全(quan)性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)增加。國家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan)(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨(dang)政機關(guan)公務用車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)擴大(da)在(zai)(zai)政府采購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改變(bian)目前國內政府采購(gou)以(yi)合資(zi)品牌(pai)(pai)產品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)(mian)提供(gong)了保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)發展(zhan)(zhan),國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用提供(gong)有力保障。預測未來3年(nian)(nian),我(wo)國室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重(zhong)要(yao)的(de)非石油(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非石油(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)98%。但因為石油(you)價格的(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同(tong)時我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生(sheng)產(chan)技術方面取得突(tu)破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨(kua)國(guo)公(gong)司壟斷(duan),但目(mu)前我國(guo)已(yi)發(fa)展成(cheng)(cheng)為全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始低于石油(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)(da)宗(zong)石油(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價的(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并(bing)開(kai)始大(da)(da)規模(mo)替(ti)代(dai)石油(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)極(ji)大(da)(da)拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市(shi)場(chang)空間,同(tong)時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其(qi)他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費。