硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常(chang)連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)也很(hen)突出,在(zai)180℃下可(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)承(cheng)受數周或更長時間仍有(you)彈(dan)性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在(zai)合成聚合物中是(shi)較(jiao)高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此在(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠(jiao)分類的(de)方法很多,通常(chang)按固化
前的形(xing)態分(fen)(fen)(fen)為固(gu)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)度(du)分(fen)(fen)(fen)為室溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用單體(ti)的不同,可分(fen)(fen)(fen)為甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng)(deng);按性能和用途的不同又(you)可分(fen)(fen)(fen)為通用型、超耐低(di)溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力型、耐油型、醫(yi)用型等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以(yi)三(san)氯(lv)化鐵(tie)為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高比(bi)表(biao)面積的(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎。從(cong)二(er)(er)甲(jia)基二(er)(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業(ye)化研究(jiu)始于1957年(nian)(nian),多家研究(jiu)所和企業(ye)陸續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)
高(gao)(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈性體的(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)(gao)分子量的(de)(de)聚(ju)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)劑等(deng),在加熱加壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)各種類型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加數十倍(bei)。有(you)時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種特(te)殊(shu)的(de)(de)性能(neng),也(ye)加入(ru)相應的(de)(de)各種添加劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)(shi)各種有(you)機過氧化(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)劑。
加工(gong)成型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)進行高分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交聯反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)進行補充交聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和(he)其他揮發性(xing)化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設備有(you)開放式煉膠(jiao)(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特(te)征(zheng)是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強度(du)(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一半,但在(zai)200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加任何(he)添加劑的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味(wei),無嗅(xiu),與人(ren)體組織不粘連,具(ju)有抗凝血作用(yong)(yong),對(dui)肌體組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特(te)別(bie)適合(he)(he)作為(wei)醫用(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡膠(jiao)的(de)用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產銷(xiao)分別達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業硅橡膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增加(jia)有機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以大(da)幅(fu)度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安(an)全(quan)性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高都(dou)將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業對(dui)硅橡膠需求的(de)(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大(da)在政(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份額(e),為(wei)改變目前(qian)國(guo)內政(zheng)府采購以合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供(gong)了(le)保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保障。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化硅橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)行業將以年(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非石油(you)(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但因為(wei)石油(you)(you)(you)(you)價格(ge)的(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵原料(liao)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技術方(fang)面取得(de)突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技術在(zai)2005年前被幾家跨國公司壟斷,但目前我(wo)國已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這(zhe)2個(ge)方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格(ge)從2011年起開始低于石油(you)(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石油(you)(you)(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石油(you)(you)(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)市場(chang)空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)消(xiao)費。