硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有(you)(you)(you)兩個有(you)(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好(hao)(hao),一(yi)般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)工(gong)作。引入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高于200℃也能(neng)承受數周(zhou)或更長(chang)時(shi)間仍有(you)(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao)(hao),氧(yang)氣(qi)透過率在(zai)合成聚合物中是較高的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝血的(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣(guang)泛。
主要(yao)品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)(de)方法(fa)很(hen)多,通(tong)常按固(gu)化前的(de)(de)形態分(fen)為固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)單(dan)體的(de)(de)不(bu)(bu)同,可分(fen)為甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅(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);按性能(neng)和(he)用(yong)途的(de)(de)不(bu)(bu)同又可分(fen)為通(tong)用(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化鐵為(wei)催化劑合成的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比表面積的(de)氣相法白炭黑補強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)實用(yong)階段,奠定了(le)現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)(jia)有美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化研究始于1957年(nian)(nian),多家(jia)(jia)研究所和企業陸(lu)續開(kai)發(fa)出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅(gui)橡膠
高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經過高溫(wen)(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)補(bu)強(qiang)填(tian)料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下(xia)硫(liu)化(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強(qiang)主(zhu)要(yao)是各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了降低成本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)特(te)殊的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入(ru)相(xiang)應(ying)的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)有機過氧(yang)化(hua)物或加(jia)成反應(ying)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)。
加(jia)工成型方法(fa)如圖所(suo)示(shi)。一次(ci)硫(liu)化的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)(xing)高分子鏈的(de)交聯反(fan)應;二次(ci)硫(liu)化的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)(xing)補充交聯、驅除(chu)硫(liu)化劑分解產物(wu)和(he)其(qi)他揮(hui)發性(xing)化合物(wu)以穩定硫(liu)化膠的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設(she)備有開(kai)放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等十分穩定,在不加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好(hao)。(5)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別(bie)適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的用量(liang)
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)和單(dan)車(che)(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)(de)增加。國家(jia)鼓(gu)勵(li)自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自(zi)主化(hua)(hua),《2012年度(du)黨政(zheng)機關公(gong)務用(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)擴(kuo)大(da)在政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)場份(fen)額,為(wei)改變目(mu)前國內政(zheng)府采(cai)購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)面提供(gong)了(le)保(bao)(bao)障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)提供(gong)有力保(bao)(bao)障。預(yu)測(ce)未來3年,我國室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以(yi)年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石油(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石油(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石油(you)價格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技(ji)術(shu)方面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技(ji)術(shu)在2005年(nian)前被幾家(jia)跨國(guo)公司壟斷,但目(mu)前我(wo)國(guo)已發(fa)展成為全球有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起(qi)開始(shi)低(di)于(yu)石油(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為廉(lian)價的(de)(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石油(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。