硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構(gou)成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯基(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能良好,一般(ban)在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能工作。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長期(qi)工作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能承(cheng)受數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚合物中(zhong)是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導(dao)致凝(ning)血(xue)的(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)(ci)在(zai)醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的(de)方法很多(duo),通常按(an)固化(hua)前的(de)形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體的(de)不同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能(neng)和用(yong)途的(de)不同又可(ke)分為(wei)通用(yong)型、超耐低溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力型、耐油型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是(shi)由美國(guo)以三氯化鐵為催化劑合(he)成的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高(gao)比表面積的(de)(de)(de)氣(qi)相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能(neng)躍升到實用階段,奠定了(le)現(xian)代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技術(shu)的(de)(de)(de)基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯硅(gui)烷(wan)合(he)成開始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工(gong)業化研究(jiu)始(shi)于(yu)1957年,多家研究(jiu)所和企業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能(neng)力(li)為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)(xing)體的過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的。它主(zhu)要(yao)(yao)以高分子(zi)量的聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為生膠,混入補強填料、硫化(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加熱加壓下(xia)硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠的補強主(zhu)要(yao)(yao)是(shi)(shi)各種類型的白(bai)炭黑(hei),可使硫化(hua)(hua)膠的強度增加數(shu)十倍。有時(shi)為了降低成(cheng)(cheng)本(ben)或(huo)(huo)改善膠料性(xing)(xing)(xing)能(neng)及賦予硫化(hua)(hua)膠各種特殊的性(xing)(xing)(xing)能(neng),也加入相應的各種添加劑(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種有機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)物或(huo)(huo)加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如圖所示。一次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充交(jiao)聯(lian)、驅除(chu)硫化(hua)(hua)劑(ji)分解(jie)產(chan)物和其(qi)他揮發性化(hua)(hua)合物以穩(wen)定硫化(hua)(hua)膠的(de)各項性能(neng)。常(chang)用的(de)設(she)備有開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭(chou)氧及紫外(wai)線(xian)等十(shi)分穩定(ding),在不加(jia)(jia)任何添加(jia)(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于(yu)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳(tan)等氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)(wu)味,無(wu)(wu)(wu)嗅,與人體組織不粘連,具(ju)有(you)抗(kang)凝(ning)血作(zuo)用,對(dui)(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常少。特(te)別適合(he)作(zuo)為醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬輛(liang)(liang)和(he)(he)1930.64萬輛(liang)(liang),同比分(fen)別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量約達(da)2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有機硅(gui)材(cai)料在汽車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件方面的(de)(de)用(yong)量,可以大幅度(du)提(ti)高(gao)汽車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動(dong)汽車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)(guan)鍵汽車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件實(shi)現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度(du)黨政機關(guan)(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求意(yi)見(jian)稿)》為(wei)(wei)(wei)(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)擴大在政府采(cai)(cai)購的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)(wei)(wei)改變目前國內政府采(cai)(cai)購以合(he)資(zi)品牌(pai)產(chan)品為(wei)(wei)(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)發(fa)展,國產(chan)汽車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)(wei)(wei)(wei)汽車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保障。預測未來3年,我(wo)國室溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠在汽車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年均20%增(zeng)(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大幅上(shang)漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術方(fang)面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術在2005年(nian)(nian)前被(bei)幾家(jia)跨國(guo)公(gong)司壟斷,但(dan)目前我國(guo)已(yi)發(fa)展(zhan)成為(wei)(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國(guo),這(zhe)2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)(nian)起開始低(di)于石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)(wei)大宗(zong)石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大規模替代石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)極(ji)大拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費。