硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)(lian)由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交(jiao)替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子上(shang)通常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含(han)甲基(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)引入可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)性(xing)能,三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低溫(wen)性(xing)能良好(hao),一般(ban)在(zai)-55℃下仍能工作(zuo)。引入苯基(ji)后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)能也很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚合物中是較高(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰(duo)性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing),因此在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)方法很多,通(tong)常按(an)固(gu)化(hua)前的(de)形態分(fen)為固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為室溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體的(de)不同,可(ke)分(fen)為甲基乙(yi)(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用(yong)途(tu)的(de)不同又可(ke)分(fen)為通(tong)用(yong)型(xing)、超(chao)(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)(chao)耐高(gao)(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美國(guo)以(yi)三氯化鐵(tie)為催化劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用高比(bi)表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升到實用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技(ji)術的(de)(de)基(ji)礎(chu)。從(cong)二(er)(er)甲基(ji)二(er)(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開始(shi)生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)化研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年,多(duo)家研(yan)究(jiu)所(suo)和(he)企業(ye)陸續開發(fa)出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底(di),中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為135千(qian)噸(dun),其中高溫膠(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是指聚硅(gui)氧烷(wan)變(bian)成(cheng)(cheng)彈性體的(de)(de)過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要以高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為生(sheng)膠,混入補強填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)補強主要是各種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數(shu)十(shi)倍。有(you)時為了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠料性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)(de)性能(neng),也(ye)加(jia)入相應(ying)的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各種(zhong)有(you)機(ji)過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所(suo)示。一(yi)次(ci)硫(liu)化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)高(gao)分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯(lian)反(fan)應;二次(ci)硫(liu)化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化劑分解產物(wu)(wu)和(he)其(qi)他(ta)揮發性(xing)化合(he)物(wu)(wu)以(yi)穩定硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能。常用(yong)的(de)(de)設備有開放式(shi)煉膠(jiao)機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半(ban),但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能無明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能優(you)異(yi)(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫(zi)外線等(deng)(deng)十分穩定,在(zai)不加任何(he)添加劑(ji)的(de)(de)情(qing)況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)異(yi)(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及(ji)化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)能。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)抗(kang)凝血作(zuo)用(yong),對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別(bie)適(shi)合作(zuo)為醫(yi)用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研天下(xia)的(de)(de)新(xin)研究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)用量(liang),可以大(da)幅度(du)(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平(ping)的(de)(de)提(ti)高(gao)都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)(jian)實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)(du)黨政機(ji)關公務(wu)用車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大(da)在政府采購(gou)的(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)改(gai)變目前國(guo)(guo)內政府采購(gou)以合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)局面(mian)提(ti)供(gong)(gong)了保障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌發(fa)展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用提(ti)供(gong)(gong)有力(li)保障。預測未來3年(nian),我(wo)國(guo)(guo)室(shi)溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重要的(de)非石油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約(yue)占非石油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消費(fei)量的(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石油(you)(you)價格(ge)的(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)(tong)時(shi)我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技(ji)(ji)術(shu)方面取得(de)突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技(ji)(ji)術(shu)在(zai)2005年前被幾(ji)家跨國(guo)(guo)公(gong)司壟斷,但(dan)目前我國(guo)(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)價格(ge)從2011年起開始低(di)于石油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)宗石油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開始大(da)規模(mo)替代石油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)市(shi)場空間,同(tong)(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他(ta)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)消費(fei)。