硅橡膠是指主鏈由硅和氧原子交替構成(cheng)(cheng),硅原子上(shang)通常連有兩(liang)個有機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅氧鏈節組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好(hao)(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍能工作。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍(shao)高于200℃也能承受數周或(huo)更長時(shi)間仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)好(hao)(hao),氧氣(qi)(qi)透過率在(zai)合(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)物中是較高的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要(yao)品種
硅橡膠分(fen)類的方法很多,通常按固化
前的(de)形(xing)態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)溫度(du)分為(wei)室(shi)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)(yong)(yong)單(dan)體(ti)的(de)不同(tong),可分為(wei)甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯(ben)基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和(he)用(yong)(yong)(yong)途(tu)的(de)不同(tong)又可分為(wei)通用(yong)(yong)(yong)型、超(chao)耐(nai)低(di)溫型、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型、高(gao)強(qiang)力型、耐(nai)油型、醫(yi)用(yong)(yong)(yong)型等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由美國以三氯(lv)化鐵(tie)為催化劑合成的。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采(cai)用高(gao)比表面積的氣相法(fa)白(bai)炭黑補強的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的性能躍升(sheng)到實用階段,奠定了現(xian)代(dai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產技術的基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合成開始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的國家有美國。俄羅斯、德國、日(ri)本、韓國和中國等(deng)。中國硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的工業化研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多(duo)家研(yan)究所(suo)和企(qi)業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底(di),中國硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產能力為135千噸(dun),其(qi)中高(gao)溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的過(guo)程是(shi)經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫化成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的。它主要(yao)以高分(fen)子量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)氧烷(wan)為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補強填料、硫化劑(ji)(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫化成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的補強主要(yao)是(shi)各(ge)種類型(xing)(xing)的白炭(tan)黑,可使硫化膠(jiao)(jiao)的強度(du)增加(jia)(jia)數(shu)十倍。有時為了降低(di)成(cheng)(cheng)本或(huo)改善(shan)膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予(yu)硫化膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的性(xing)能,也加(jia)(jia)入相(xiang)應的各(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)。硫化劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)種有機過(guo)氧化物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催化劑(ji)(ji)。
加工成型(xing)方(fang)法如圖所示。一(yi)次(ci)硫化(hua)的目(mu)的是進行高分(fen)子(zi)鏈的交聯反應(ying);二次(ci)硫化(hua)的目(mu)的是進行補充交聯、驅除(chu)硫化(hua)劑分(fen)解產(chan)物和其他揮發(fa)性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的各項(xiang)性能。常用的設備有開放式煉(lian)膠機、捏(nie)合機及真(zhen)空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方(fang)可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這(zhe)對航空、宇(yu)航工業(ye)的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)十分穩(wen)定,在不加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于(yu)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組織不粘連(lian),具(ju)有抗凝(ning)血(xue)作用(yong),對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適合作為醫用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的(de)用量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian)(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到(dao)1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約(yue)達(da)2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)(jia)有機(ji)硅材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大幅(fu)度提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能(neng),因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)。國家(jia)鼓勵(li)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實(shi)現(xian)自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)(nian)度黨政機(ji)關(guan)公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在政府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額(e),為(wei)改變目(mu)前國內政府(fu)采(cai)購以合資品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面提供了保(bao)障(zhang)(zhang)。促進(jin)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保(bao)障(zhang)(zhang)。預測未來3年(nian)(nian)(nian),我國室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業將以年(nian)(nian)(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上(shang)漲(zhang),同時我國(guo)(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方面取得突破,有機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)(guo)公司壟(long)斷,但目前我國(guo)(guo)(guo)已發展成(cheng)(cheng)為全球有機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)(da)(da)國(guo)(guo)(guo),這2個(ge)方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始低于石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)(da)規模(mo)替代(dai)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)(da)拓展有機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間(jian),同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等其他有機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。