硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要(yao)由(you)(you)含甲(jia)基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引入(ru)可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)則(ze)可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一(yi)般在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出,在180℃下(xia)可長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)(nai)(nai)300℃以(yi)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),氧氣透過率在合成(cheng)聚合物中是(shi)較(jiao)高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰(duo)性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突出特性(xing),因此在醫(yi)用領域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)分類的方法很多,通(tong)常按(an)固化(hua)前的形態分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫度(du)分為室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體(ti)的不同,可分為甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性(xing)能和用(yong)(yong)途的不同又可分為通(tong)用(yong)(yong)型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油(you)型、醫用(yong)(yong)型等等。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高比表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制(zhi)成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升(sheng)到實用階段,奠定了(le)現(xian)代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)烷(wan)合成(cheng)(cheng)開(kai)始(shi)(shi)生產(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研究始(shi)(shi)于1957年(nian),多家(jia)研究所和企業陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)變成彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao),混入補(bu)強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱加壓(ya)下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補(bu)強主(zhu)要是(shi)各種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑(hei),可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增加數十倍。有時(shi)為了降(jiang)低成本或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)(xing)(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng),也加入相應的(de)(de)各種(zhong)添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物(wu)或加成反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法(fa)如圖所(suo)示。一次(ci)(ci)硫(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)(xing)高(gao)分子鏈的(de)交聯反應;二次(ci)(ci)硫(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化劑分解(jie)產物(wu)(wu)和其他揮發性化合(he)(he)物(wu)(wu)以穩(wen)定硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)各項(xiang)性能。常用的(de)設備有(you)開放式煉(lian)膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏(nie)合(he)(he)機(ji)及(ji)真空密(mi)煉(lian)機(ji)。
主要(yao)性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫(zi)外線等(deng)十分穩定,在(zai)(zai)不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia),就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其(qi)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)體的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人(ren)體組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量(liang)
據(ju)(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別增(zeng)長(chang)(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)用量約達2.0萬t。根據(ju)(ju)觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究(jiu),增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)(de)用量,可以大幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)用量水(shui)平的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都(dou)將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡膠需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政機關公務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)內政府(fu)采(cai)購以合(he)資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用提(ti)(ti)供有力保障(zhang)。預測未(wei)來3年(nian)(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增(zeng)長(chang)(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)非(fei)石油(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石油(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)98%。但(dan)因為石油(you)價格(ge)的(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)(shu)方面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)(shu)在2005年(nian)前(qian)被幾家(jia)跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目前(qian)我國(guo)(guo)已發展成為全球有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)第1大(da)國(guo)(guo),這2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格(ge)從2011年(nian)起開(kai)始低于石油(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為廉(lian)價的(de)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模(mo)替代石油(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市(shi)場(chang)空間,同(tong)時將帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其(qi)他有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費。