硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通(tong)常連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的橡(xiang)膠(jiao)。普(pu)通(tong)的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)和(he)少(shao)量乙(yi)烯基(ji)的硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)的引(yin)入可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的耐高(gao)、低(di)(di)溫(wen)性能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的引(yin)入則可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的耐溫(wen)及耐油性能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低(di)(di)溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)良(liang)好,一(yi)般在-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入苯(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的耐熱(re)性能(neng)(neng)(neng)也(ye)很突出,在180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)于(yu)200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時(shi)間仍有(you)(you)彈性,瞬(shun)時(shi)可(ke)(ke)耐300℃以上的高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的透氣(qi)性好,氧氣(qi)透過率在合(he)成聚合(he)物(wu)中(zhong)是較高(gao)的。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理惰性、不會導致凝血的突出特性,因此(ci)在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡膠分類的方法很多,通常按固(gu)化(hua)
前的(de)形態分(fen)為固體(ti)硅(gui)橡膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)橡膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫度分(fen)為室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao);按(an)所(suo)用單體(ti)的(de)不同(tong),可分(fen)為甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)等;按(an)性能和(he)用途的(de)不同(tong)又(you)可分(fen)為通用型、超耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫型、超耐(nai)(nai)(nai)高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐(nai)(nai)(nai)油(you)型、醫用型等等。
發展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵為催(cui)化劑(ji)合(he)成(cheng)的。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能躍(yue)升到實用(yong)階段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術(shu)的基(ji)礎(chu)。從(cong)二甲(jia)基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業化研(yan)究始(shi)于(yu)1957年(nian)(nian),多家研(yan)究所和企業陸續(xu)開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為135千噸,其中高溫(wen)膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是指聚硅(gui)氧烷(wan)(wan)變成(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以(yi)高分子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)(wan)為生膠,混入補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱(re)加(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)補強主(zhu)要是各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強度增加(jia)數十(shi)倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)本或改善膠料性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種(zhong)有機過(guo)氧化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法(fa)如圖(tu)所示(shi)。一(yi)次(ci)硫化(hua)的目(mu)的是進行高分子(zi)鏈(lian)的交(jiao)聯反應;二次(ci)硫化(hua)的目(mu)的是進行補充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分解產物和其他(ta)揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠(jiao)的各項(xiang)性能。常(chang)用(yong)的設(she)備有開(kai)放式煉膠(jiao)機、捏合機及真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境(jing)下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達(da)-100℃,表明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)(hang)空、宇航(hang)(hang)工業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)紫外(wai)線等(deng)十分穩定,在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,就具(ju)(ju)有(you)(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下,其物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及(ji)化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體(ti)組(zu)織不粘連(lian),具(ju)(ju)有(you)(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合(he)(he)作為醫用(yong)材料(liao)。
硅橡(xiang)膠(jiao)的用量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)用(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研天(tian)下(xia)的(de)新研究,增加(jia)有機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)方面(mian)的(de)用(yong)量,可以(yi)大(da)幅度提(ti)高(gao)(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)用(yong)量水平的(de)提(ti)高(gao)(gao)都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠需求的(de)增加(jia)。國家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機(ji)關(guan)公務(wu)用(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)型目錄(征求意見稿(gao))》為自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌(pai)擴大(da)在政府(fu)采購的(de)市場(chang)份額,為改變目前國內(nei)政府(fu)采購以(yi)合資品(pin)(pin)(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)(pin)(pin)為主(zhu)的(de)局面(mian)提(ti)供了保(bao)障。促進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)應用(yong)提(ti)供有力保(bao)障。預測未(wei)來3年(nian),我國室溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)年(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同時我國(guo)在(zai)(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方(fang)面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)(zai)2005年(nian)前(qian)被幾家(jia)跨國(guo)公(gong)司壟斷,但(dan)目前(qian)我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo),這2個方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開始低于石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大規(gui)模替代石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極(ji)大拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費。