硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上通常連有兩個(ge)有機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和少(shao)量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可提高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)(xia)仍能(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)(xia)可長(chang)期(qi)工(gong)作,稍高于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更(geng)長(chang)時間(jian)仍有彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率(lv)在(zai)合成聚合物(wu)中是(shi)較高的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)還具(ju)有生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)(yong)領域應用(yong)(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的方法很多,通(tong)常按固化前的形態(tai)分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體(ti)的不同,可(ke)(ke)分(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)途(tu)的不同又(you)可(ke)(ke)分(fen)為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三(san)氯化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表面積的氣(qi)相法白炭黑(hei)補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性(xing)能躍升到實用階段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術(shu)的基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業化研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所和企(qi)業陸續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力(li)為135千(qian)(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)(qian)噸。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的過程(cheng)是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)(cheng)型(xing)的。它主要以高分(fen)子量的聚(ju)甲基乙烯基硅氧烷(wan)為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)化劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的補(bu)強(qiang)(qiang)主要是各(ge)種類型(xing)的白炭黑,可使硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)數(shu)十(shi)倍(bei)。有(you)時為了降低(di)成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)(xing)能及(ji)賦予(yu)硫(liu)化膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的性(xing)(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)入相應(ying)的各(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是各(ge)種有(you)機過氧化物或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化劑(ji)。
加工(gong)成型(xing)方法如圖(tu)所示(shi)。一(yi)次(ci)硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)(de)(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進行補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑分解產物和其他(ta)揮(hui)發性化合物以穩定硫(liu)化膠的(de)(de)(de)各項(xiang)性能。常(chang)用的(de)(de)(de)設(she)備有開放式煉膠機、捏合機及真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度(du),且力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業(ye)的(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等十分穩(wen)定(ding),在不(bu)加任何添(tian)加劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)情況下,就(jiu)具(ju)有(you)優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好(hao)。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學(xue)(xue)試劑(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣體的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體組織不(bu)粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝血(xue)作用(yong),對(dui)肌體組織的(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作為醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)協(xie)會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅(gui)(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可(ke)以大幅度(du)(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)主品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實(shi)現自(zi)主化(hua)(hua),《2012年度(du)(du)黨政機(ji)關公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)牌擴大在(zai)(zai)政府采購的(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改(gai)變目(mu)前國(guo)內政府采購以合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保(bao)障。促(cu)進自(zi)主品(pin)牌發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有力保(bao)障。預測未來(lai)3年,我國(guo)室(shi)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以年均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要(yao)的(de)非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但(dan)因為石(shi)油(you)價格(ge)的(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)時(shi)(shi)我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術方面(mian)(mian)取得(de)突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術在2005年前被幾家跨國公司壟(long)斷,但(dan)目前我國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全(quan)球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大(da)國,這(zhe)2個方面(mian)(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格(ge)從2011年起開始低于石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)市場(chang)空(kong)間,同(tong)時(shi)(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)消費。