硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常(chang)連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠主要由含甲基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)的(de)引入(ru)(ru)可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)引入(ru)(ru)則可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一般(ban)在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引入(ru)(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也很突出(chu),在(zai)(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數周(zhou)或更長時(shi)間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率在(zai)(zai)合成聚(ju)合物中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠還(huan)具有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing)(xing),因(yin)此在(zai)(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的方法很多,通(tong)常按(an)固化(hua)(hua)前的形態分(fen)(fen)為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)(ti)的不同,可分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等(deng)(deng)(deng);按(an)性能(neng)和用(yong)途的不同又可分(fen)(fen)為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)(deng)(deng)等(deng)(deng)(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采(cai)用高(gao)比(bi)表面積的(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開始(shi)生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)究始(shi)于(yu)1957年,多(duo)家研(yan)究所和企業陸(lu)續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸(dun),其中高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠是指(zhi)聚硅(gui)(gui)(gui)氧烷(wan)變(bian)成彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)的(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型(xing)的(de)。它主要以(yi)高(gao)分子量的(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)氧烷(wan)為生膠,混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)成彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)補強(qiang)主要是各(ge)種類(lei)型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時(shi)為了(le)降(jiang)低成本或(huo)改善膠料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠各(ge)種特殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應(ying)的(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是各(ge)種有機過氧化(hua)物或(huo)加(jia)成反(fan)應(ying)催化(hua)劑。
加工成(cheng)型(xing)方法如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)的目的是(shi)進(jin)行(xing)高分子鏈的交聯反(fan)應(ying);二次硫(liu)(liu)化(hua)的目的是(shi)進(jin)行(xing)補充交聯、驅除(chu)硫(liu)(liu)化(hua)劑分解產物(wu)和(he)其他揮發性化(hua)合物(wu)以穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的各項性能。常用的設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬(ying)度,且(qie)力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等十分穩定(ding),在(zai)不加任何添(tian)加劑的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就具有(you)(you)(you)優(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)(chang)好(hao)。(5)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于(yu)通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮(dan)、氧、二氧化碳等氣體的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體組織不粘連(lian),具有(you)(you)(you)抗(kang)凝血作用,對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特(te)別(bie)適合作為醫(yi)用材料(liao)。
硅橡膠的用(yong)量(liang)
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬(wan)(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量約達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根據觀(guan)研(yan)(yan)天下的(de)(de)新研(yan)(yan)究(jiu),增(zeng)(zeng)(zeng)加有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量,可以大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安(an)全(quan)性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)用(yong)量水(shui)平(ping)的(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)(bu)件實(shi)現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政機關(guan)公務(wu)用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品牌(pai)擴大在(zai)政府采(cai)購(gou)的(de)(de)市場份額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)(guo)內政府采(cai)購(gou)以合(he)資品牌(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)局(ju)面提(ti)供了保障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品牌(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長。
此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)非石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油價格的(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)(guo)在硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅單(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方(fang)面(mian)取(qu)得突破(po),有(you)機硅單(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在2005年前被幾(ji)家跨國(guo)(guo)公司(si)壟(long)斷(duan),但目前我國(guo)(guo)已發展成為(wei)全球有(you)機硅單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)原(yuan)因使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開(kai)始低于石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)規(gui)模替代石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓(tuo)展有(you)機硅產(chan)業的(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅油、硅烷偶聯(lian)劑和硅樹(shu)脂等其(qi)他有(you)機硅產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。