硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)(shang)通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主要(yao)由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及(ji)(ji)氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)引入則可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)(ji)耐油(you)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作。引入苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu)(chu),在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或(huo)更(geng)長時(shi)間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可耐300℃以上(shang)(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率(lv)在(zai)(zai)合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還(huan)具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)突出(chu)(chu)特性(xing)(xing),因(yin)此在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛。
主要(yao)品種
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)分類的方法很多,通常按(an)(an)固化(hua)前的形態分為(wei)固體(ti)(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫(liu)化(hua)溫度分為(wei)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體(ti)(ti)(ti)的不同,可分為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能和用(yong)途的不同又可分為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠早(zao)期(qi)是(shi)由(you)美國(guo)以三(san)氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠產品問世。1948年,采用高(gao)比表面積的氣相法白炭黑(hei)補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的性能(neng)(neng)躍升到實用階(jie)段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠生產技術的基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的工業化(hua)研(yan)究始于(yu)1957年,多家(jia)研(yan)究所和企業陸續(xu)開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠。到2003年底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠生產能(neng)(neng)力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅氧烷(wan)變成彈性(xing)體(ti)的(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)。它(ta)主要以高(gao)分子量的(de)聚甲基乙烯基硅氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混(hun)入補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加熱加壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)補強主要是(shi)各種類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度增(zeng)加數十(shi)倍。有時為(wei)了(le)降(jiang)低(di)成本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種特殊的(de)性(xing)能(neng),也(ye)加入相應(ying)的(de)各種添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各種有機過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物或加成反(fan)應(ying)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型方法如圖(tu)所示。一(yi)次硫化的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是進行(xing)高分子(zi)鏈的(de)(de)(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫化的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是進行(xing)補充交聯(lian)、驅(qu)除硫化劑(ji)分解(jie)產物和其他揮(hui)發性化合物以穩定硫化膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)各項性能。常用(yong)的(de)(de)(de)(de)設(she)備有開放式煉膠(jiao)機、捏(nie)合機及真空密(mi)煉機。
主要(yao)性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但(dan)在200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線等(deng)十分(fen)穩定,在不加任何(he)添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(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)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人體(ti)(ti)(ti)組織不粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝血(xue)作用,對(dui)(dui)肌體(ti)(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)(he)作為(wei)醫用材(cai)料(liao)。
硅(gui)橡膠的(de)用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別達(da)(da)到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約(yue)達(da)(da)2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加(jia)有(you)機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)對(dui)硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓勵(li)自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主化(hua),《2012年度黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)(mu)錄(征(zheng)求(qiu)意見稿(gao))》為自(zi)主品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政府采購的(de)(de)市場份額,為改變目(mu)(mu)前(qian)國內政府采購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主的(de)(de)局(ju)面提(ti)供了(le)保(bao)障(zhang)。促進(jin)自(zi)主品(pin)牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有(you)力保(bao)障(zhang)。預測(ce)未來3年,我國室溫(wen)硫化(hua)硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以年均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料(liao)有機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產技(ji)術方面取得(de)突(tu)破,有機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產技(ji)術在(zai)2005年前(qian)被(bei)幾(ji)家(jia)跨國公司壟斷(duan),但目(mu)前(qian)我國已發展(zhan)成為(wei)全球有機硅(gui)(gui)單體第(di)1大國,這2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起(qi)開(kai)始低于石(shi)油(you)(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗(zong)石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大規模替代石(shi)油(you)(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大拓展(zhan)有機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他有機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。