硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)和(he)(he)氧(yang)原子交替(ti)構(gou)成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常連有兩(liang)個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和(he)(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入則可(ke)(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也很(hen)突出,在180℃下可(ke)(ke)(ke)長期工作,稍高于(yu)200℃也能(neng)承(cheng)受數周或更長時間(jian)仍(reng)有彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過(guo)率(lv)在合成聚合物中是較高的(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫(yi)用領域應用廣泛。
主要(yao)品種(zhong)
硅(gui)橡膠分類的方法很多,通常按固化(hua)
前的形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫度分(fen)為(wei)室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單(dan)體(ti)的不(bu)同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙烯(xi)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)途的不(bu)同又可分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力(li)型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由(you)美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升(sheng)到實用階(jie)段(duan),奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研究始于1957年(nian),多家研究所和企業(ye)陸續開(kai)發(fa)出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠是(shi)指聚(ju)(ju)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)變成彈(dan)性(xing)(xing)體的過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)成型(xing)的。它主要以高分子量的聚(ju)(ju)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)為生膠,混入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠的補(bu)強(qiang)主要是(shi)各種(zhong)類型(xing)的白(bai)炭黑(hei),可(ke)使硫化(hua)膠的強(qiang)度增加(jia)數(shu)十(shi)倍。有時為了降低成本或改善膠料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及賦予硫化(hua)膠各種(zhong)特殊(shu)的性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)入相應的各種(zhong)添加(jia)劑。硫化(hua)劑是(shi)各種(zhong)有機(ji)過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)或加(jia)成反應催(cui)化(hua)劑。
加工成(cheng)型方(fang)法如圖所(suo)示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的目(mu)的是進行(xing)高分子鏈的交(jiao)聯(lian)反應(ying);二次(ci)硫(liu)化(hua)的目(mu)的是進行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分解產物和其(qi)他(ta)揮發性(xing)化(hua)合物以(yi)穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的各項性(xing)能。常用的設備(bei)有開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保(bao)持一定的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)顯(xian)(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這(zhe)對航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)(ji)紫外線等十(shi)分穩(wen)定,在(zai)(zai)不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia),其物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體組織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)有(you)抗凝(ning)血作用(yong),對肌(ji)體組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合(he)作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)新研究,增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)有機硅材料(liao)在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)用(yong)(yong)(yong)量,可以大幅度提(ti)高汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全性(xing)能,因此,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水平(ping)的(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對(dui)硅橡膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。國家鼓(gu)勵自主品(pin)(pin)牌(pai)的(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自主化,《2012年度黨政機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為自主品(pin)(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政府采購(gou)的(de)市場份(fen)額,為改(gai)變(bian)目(mu)前國內政府采購(gou)以合資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為主的(de)局面(mian)提(ti)供了保(bao)障。促進自主品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國產汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁(fan)榮(rong)將(jiang)為汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障。預測未來3年,我國室溫(wen)硫化硅橡膠(jiao)在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但因為石(shi)油(you)價(jia)(jia)格(ge)的(de)大(da)(da)幅上漲,同(tong)時我國在(zai)(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵(jian)原(yuan)料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產(chan)技術(shu)(shu)方(fang)面(mian)取得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產(chan)技術(shu)(shu)在(zai)(zai)2005年前被幾家跨國公司(si)壟斷,但目前我國已發展成(cheng)(cheng)為全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國,這2個方(fang)面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價(jia)(jia)格(ge)從(cong)2011年起開始低于石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)宗(zong)石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)(jia)的(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規模替代石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)市(shi)場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)消(xiao)費。