硅橡膠是指主(zhu)(zhu)鏈由硅(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子交(jiao)替構成(cheng)(cheng),硅(gui)原(yuan)子上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)橡(xiang)膠。普通(tong)的(de)硅(gui)橡(xiang)膠主(zhu)(zhu)要由含甲基(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)的(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)的(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突(tu)出(chu),在180℃下可(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承(cheng)受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過(guo)率在合(he)成(cheng)(cheng)聚(ju)合(he)物中是較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血(xue)的(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣(guang)泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通常(chang)按固化
前的(de)形態分為固體硅(gui)(gui)橡膠和(he)液體硅(gui)(gui)橡膠;按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)度分為室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠,高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠;按(an)(an)所用(yong)單體的(de)不同(tong),可(ke)分為甲(jia)(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡膠,甲(jia)(jia)基苯(ben)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠等;按(an)(an)性能和(he)用(yong)途的(de)不同(tong)又可(ke)分為通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)以三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)合成的(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采用高(gao)比(bi)表面(mian)積的(de)氣(qi)相(xiang)法白炭黑補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性(xing)能躍(yue)升到實用階段(duan),奠定(ding)了現代(dai)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅烷合成開始生(sheng)產(chan)(chan)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)家有(you)美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)(hua)(hua)研究始于1957年,多家研究所(suo)和(he)企業(ye)陸續開發(fa)出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸,其中高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強填料(liao)、硫化(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要(yao)是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑(hei),可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有時為了(le)降低成(cheng)(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)入相(xiang)應的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示(shi)。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)(xing)高(gao)分子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式煉(lian)膠機、捏合機及(ji)真空密煉(lian)機。
主(zhu)要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變(bian)化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外(wai)線等(deng)十(shi)分穩(wen)定,在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就(jiu)具有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化學試劑性(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組織不粘連,具有抗凝(ning)血作用,對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)非(fei)常少。特別適(shi)合作為(wei)醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比(bi)分別(bie)(bie)增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用量(liang)(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新(xin)研究,增(zeng)(zeng)加(jia)有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用量(liang)(liang),可以大幅(fu)度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對(dui)硅(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國家鼓勵自(zi)主品牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨(dang)政(zheng)機(ji)關(guan)公(gong)務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意(yi)見稿)》為自(zi)主品牌(pai)擴大在政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為改(gai)變目前國內政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)以合資品牌(pai)產(chan)品為主的(de)(de)(de)局面提供(gong)了保障。促進自(zi)主品牌(pai)發展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用提供(gong)有力保障。預測未來3年(nian),我國室溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao),約(yue)(yue)占非石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)大幅上(shang)漲,同(tong)時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技術方(fang)面取(qu)得突(tu)破,有(you)機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技術在2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷(duan),但目前我國已發展(zhan)成為全球有(you)機硅(gui)(gui)單體第1大國,這(zhe)2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起(qi)開(kai)始低(di)于石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)(yue)為大宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為廉(lian)價的(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大規模替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)極(ji)大拓(tuo)展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市(shi)場(chang)空間,同(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費(fei)。