硅橡膠是指主(zhu)(zhu)鏈(lian)由硅和(he)氧原子交替構成,硅原子上(shang)(shang)通常連(lian)有兩個有機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)(zhu)要由含(han)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入可(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)能,三(san)氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能。硅橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫性(xing)能良(liang)好,一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍能工作。引(yin)(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能也(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能承受數周或更(geng)長時(shi)間(jian)仍有彈性(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透過率在(zai)合成聚合物中(zhong)是較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)、不(bu)會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing),因(yin)此(ci)在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠分(fen)(fen)類的方(fang)法很多,通(tong)常按(an)固化前的形態分(fen)(fen)為固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單體(ti)的不(bu)同,可(ke)分(fen)(fen)為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠等(deng)(deng);按(an)性能和(he)用途的不(bu)同又可(ke)分(fen)(fen)為通(tong)用型、超(chao)耐低溫(wen)型、超(chao)耐高溫(wen)型、高強力型、耐油型、醫用型等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是(shi)由美國(guo)以(yi)三氯化鐵為(wei)催(cui)化劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問(wen)世。1948年,采用高比(bi)表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能(neng)躍升(sheng)到(dao)實(shi)用階段(duan),奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技(ji)術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工(gong)業(ye)(ye)化研究(jiu)始(shi)于1957年,多家研究(jiu)所(suo)和企(qi)業(ye)(ye)陸續開(kai)發(fa)出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年底,中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能(neng)力為(wei)135千噸,其中高溫(wen)膠(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠是(shi)指聚(ju)硅氧(yang)(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)體的過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的。它主要以(yi)高分子(zi)量(liang)的聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷為生膠,混入補(bu)強(qiang)填(tian)料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅橡(xiang)膠的補(bu)強(qiang)主要是(shi)各(ge)種類(lei)型(xing)的白炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的強(qiang)度增加數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)本(ben)或(huo)改(gai)善(shan)膠料性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種特殊的性(xing)能,也加入相應的各(ge)種添加劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種有(you)機(ji)過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖(tu)所示。一次(ci)硫化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)(xing)高分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)(xing)補充交聯、驅除硫化(hua)(hua)(hua)劑分(fen)解產(chan)物和(he)其(qi)他揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)合(he)物以穩(wen)定硫化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)各(ge)項性(xing)能。常(chang)用的(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度(du)(du),且力學性(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方(fang)可(ke)達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外(wai)線等(deng)十分穩(wen)定(ding)(ding),在不加(jia)(jia)任(ren)何添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)(ti)組織不粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適(shi)合作(zuo)為(wei)醫用材料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian)(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的用(yong)量(liang)(liang)約(yue)達2.0萬t。根據觀研天下的新研究,增(zeng)(zeng)加有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)方(fang)面的用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)(yi)大(da)幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的安(an)全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的提高(gao)都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求的增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主品(pin)牌(pai)(pai)的汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自主化,《2012年(nian)(nian)(nian)度(du)黨(dang)政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見(jian)稿(gao))》為自主品(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大(da)在政府(fu)采購(gou)的市(shi)場份額,為改變目(mu)前國(guo)內政府(fu)采購(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為主的局面提供了(le)保障。促進自主品(pin)牌(pai)(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的繁(fan)榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的應用(yong)提供有力保障。預測未(wei)來(lai)3年(nian)(nian)(nian),我國(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)(ye)將以(yi)(yi)年(nian)(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消(xiao)(xiao)費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石油(you)(you)價(jia)格(ge)(ge)的(de)(de)大幅(fu)上漲,同時(shi)(shi)我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方(fang)面(mian)(mian)取得突(tu)破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在(zai)2005年(nian)前被幾(ji)家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但(dan)目前我(wo)國(guo)已發展成(cheng)為全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大國(guo),這2個方(fang)面(mian)(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)(ge)從2011年(nian)起開始(shi)低于石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大宗石油(you)(you)基(ji)(ji)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大規模替代(dai)石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這將極大拓展有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)市場空間,同時(shi)(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他(ta)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)(xiao)費。