硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原子(zi)交替(ti)構(gou)成,硅(gui)原子(zi)上通常連(lian)有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入可提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入則可提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一(yi)般(ban)在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工(gong)作。引入苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期工(gong)作,稍高于200℃也能(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長時(shi)間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率(lv)在(zai)(zai)合成聚合物(wu)中是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠還(huan)具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因(yin)此在(zai)(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分類的(de)方法(fa)很(hen)多,通常按固化(hua)前的(de)形態(tai)分為固體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫(wen)度(du)分為室溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)(yong)(yong)單體(ti)的(de)不同,可分為甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和(he)用(yong)(yong)(yong)途的(de)不同又可分為通用(yong)(yong)(yong)型、超耐(nai)(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力型、耐(nai)(nai)油型、醫用(yong)(yong)(yong)型等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合(he)成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問(wen)世(shi)。1948年(nian),采用高比表面積的氣相法白(bai)炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍升到(dao)實用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技術的基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)始(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(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)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工(gong)業(ye)化(hua)研究始(shi)于1957年(nian),多家研究所和企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能力為(wei)135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化硅(gui)橡膠是指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成彈性體(ti)的(de)(de)(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化成型的(de)(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙(yi)烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠,混入(ru)補強填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)(liu)化劑(ji)(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化成彈性體(ti)。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)補強主要(yao)是各(ge)(ge)種類型的(de)(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)化膠的(de)(de)(de)(de)強度(du)增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了(le)降低成本(ben)或改善膠料性能及賦予(yu)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化膠各(ge)(ge)種特殊的(de)(de)(de)(de)性能,也加(jia)(jia)(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化劑(ji)(ji)是各(ge)(ge)種有(you)機過(guo)氧(yang)化物或加(jia)(jia)(jia)成反應催(cui)化劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行(xing)(xing)高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二(er)次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行(xing)(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化劑分解產物和其他揮發性化合物以穩定硫(liu)化膠的(de)各項(xiang)性能。常用的(de)設備有開放式煉膠機(ji)(ji)、捏(nie)合機(ji)(ji)及(ji)真空密煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持(chi)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)(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)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)也非(fei)常好(hao)。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(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),其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等(deng)(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)組織不粘連,具有抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合(he)作(zuo)為醫用(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增長(chang)(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增加(jia)有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅(fu)度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)增加(jia)。國家鼓勵自主品牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實(shi)現自主化(hua),《2012年度(du)黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)自主品牌(pai)(pai)擴大在(zai)政府采購的(de)(de)市(shi)場份額(e),為(wei)改變目前國內(nei)政府采購以合資品牌(pai)(pai)產(chan)品為(wei)主的(de)(de)局面提供了(le)保(bao)障。促進自主品牌(pai)(pai)發(fa)展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供有(you)力保(bao)障。預測未來3年,我國室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將以年均(jun)20%增長(chang)(chang)。
此外,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)大幅上漲,同(tong)時我國在硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料(liao)有機(ji)硅單(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)方面(mian)取得突(tu)破,有機(ji)硅單(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)在2005年前被幾(ji)家跨國公司壟斷,但(dan)目前我國已發展(zhan)成(cheng)為全球有機(ji)硅單(dan)體(ti)第1大國,這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因使硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規(gui)模替代(dai)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大拓(tuo)展(zhan)有機(ji)硅產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)市場空間(jian),同(tong)時將帶動硅油(you)、硅烷偶(ou)聯劑和硅樹(shu)脂(zhi)等(deng)其他(ta)有機(ji)硅產(chan)(chan)品的(de)(de)消費。