硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)原子交替構成,硅(gui)原子上通常(chang)連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐高、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下仍能(neng)工(gong)作。引入苯基(ji)(ji)(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)也很突出,在180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高于(yu)200℃也能(neng)承受(shou)數周或更長(chang)時(shi)間仍有(you)彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率(lv)在合成聚(ju)合物中是較高的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生(sheng)理(li)惰性(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因(yin)此在醫用領域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠(jiao)分類的方(fang)法很多,通常按固化
前的形態分為(wei)(wei)固體硅(gui)橡膠和液體硅(gui)橡膠;按硫化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠,高溫(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠;按所(suo)用單體的不同,可(ke)分為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠等(deng);按性(xing)能和用途的不同又可(ke)分為(wei)(wei)通用型、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型、超(chao)耐高溫(wen)(wen)型、高強力型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是由美(mei)國以三(san)氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產(chan)品問(wen)世。1948年,采用(yong)高(gao)比表面(mian)積的(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)性能躍升(sheng)到(dao)實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)技術(shu)的(de)基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯硅(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)國家有(you)美(mei)國。俄羅(luo)斯、德國、日(ri)本(ben)、韓國和(he)中(zhong)(zhong)國等。中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年,多家研(yan)究(jiu)所和(he)企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年底,中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)能力(li)為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)烷變(bian)成(cheng)彈性(xing)(xing)(xing)體的過程是(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化成(cheng)型的。它(ta)主要以高分子量的聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補(bu)強填料(liao)、硫(liu)(liu)化劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)化成(cheng)彈性(xing)(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的補(bu)強主要是(shi)各種(zhong)(zhong)類型的白炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)的強度增加(jia)(jia)數十(shi)倍。有(you)時為了(le)降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)(xing)(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的性(xing)(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入相應(ying)的各種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化劑(ji)是(shi)各種(zhong)(zhong)有(you)機過氧(yang)(yang)化物(wu)或加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催化劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯反應(ying);二(er)次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)各項性(xing)能。常用(yong)的(de)設備有開(kai)放式煉膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然橡(xiang)膠或某(mou)些合(he)成橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變(bian)化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等十分穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠具(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)膠差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)膠。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠具(ju)(ju)有中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠對(dui)(dui)空氣、氮、氧、二氧化(hua)(hua)(hua)碳等氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)膠高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)(ju)有抗(kang)凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽車(che)(che)工業協會統計,2012年,汽車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同(tong)比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽車(che)(che)工業硅橡(xiang)膠的(de)用(yong)(yong)(yong)量約(yue)達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)新研究(jiu),增加有機(ji)硅材料(liao)在汽車(che)(che)零部件方面(mian)的(de)用(yong)(yong)(yong)量,可以大幅(fu)度(du)(du)提高汽車(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽車(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水平的(de)提高都將推動汽車(che)(che)工業對硅橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品牌(pai)的(de)汽車(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽車(che)(che)零部件實現(xian)自(zi)主(zhu)化,《2012年度(du)(du)黨政機(ji)關公(gong)務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品牌(pai)擴大在政府采購(gou)的(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內(nei)政府采購(gou)以合資品牌(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)局(ju)面(mian)提供(gong)了保障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽車(che)(che)業的(de)繁榮將為(wei)汽車(che)(che)膠的(de)應用(yong)(yong)(yong)提供(gong)有力保障(zhang)。預測未(wei)來3年,我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠在汽車(che)(che)行業將以年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油價格的(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技術(shu)方面(mian)取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技術(shu)在2005年前(qian)被幾(ji)家跨(kua)國公司壟斷(duan),但(dan)目(mu)前(qian)我國已發展成(cheng)為全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大(da)(da)國,這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起(qi)開(kai)始(shi)(shi)低于石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)(shi)大(da)(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)消(xiao)費。