硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)(yuan)子(zi)交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)上通(tong)常連有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要(yao)由(you)含甲基(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入可提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入則可提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油(you)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作(zuo)。引入苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可長(chang)期工作(zuo),稍高于200℃也能(neng)承受(shou)數周(zhou)或更長(chang)時(shi)(shi)間(jian)仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時(shi)(shi)可耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物中是(shi)較高的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰(duo)性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主(zhu)要品種
硅橡膠分類的方法(fa)很多,通常按固(gu)化
前的形(xing)態分為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用單(dan)體的不同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用途的不同又可(ke)分為(wei)通用型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)以三氯化鐵(tie)為催(cui)化劑合(he)成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年,采(cai)用(yong)高比表面(mian)積的(de)氣相法白炭黑補強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)(neng)躍升(sheng)到實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成開始(shi)生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有(you)美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研(yan)究始(shi)于1957年,多(duo)家研(yan)究所和企業(ye)陸(lu)續開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能(neng)(neng)力(li)為135千(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化(hua)硅(gui)橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是指聚(ju)硅(gui)(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)彈性體的(de)(de)(de)過(guo)程是經(jing)過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它(ta)主要以高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)主要是各(ge)種類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十倍。有時(shi)為了(le)降低(di)成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性能及(ji)賦予(yu)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特(te)殊的(de)(de)(de)性能,也(ye)加(jia)入相(xiang)應的(de)(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方(fang)法如(ru)圖所示。一次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交聯反應;二(er)次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)補充交聯、驅(qu)除硫(liu)(liu)化劑分解產物(wu)和其他揮發(fa)性(xing)化合(he)物(wu)以穩定硫(liu)(liu)化膠的(de)各項性(xing)能。常(chang)用的(de)設備(bei)有開放式(shi)煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫環(huan)境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變化。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對航空(kong)、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩定(ding),在不加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫下(xia),其物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮(dan)、氧、二氧化碳(tan)等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人體組織(zhi)不粘(zhan)連(lian),具(ju)(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合(he)作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡(xiang)膠(jiao)的用量
據(ju)(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業協(xie)會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)(ju)觀研天下的新研究,增(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件方面的用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以大幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)的安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量(liang)(liang)和單車(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水平(ping)的提(ti)(ti)高都將推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的增(zeng)加(jia)。國家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌的汽(qi)(qi)(qi)車(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨(dang)政(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)車(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)府采(cai)購(gou)的市場份額,為(wei)(wei)改變(bian)目(mu)前(qian)國內政(zheng)府采(cai)購(gou)以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的局面提(ti)(ti)供了保障。促進(jin)自(zi)主(zhu)品(pin)牌發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業的繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供有(you)力保障。預測未來(lai)3年(nian),我國室(shi)溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)行(xing)業將以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但因(yin)為石(shi)油(you)價格(ge)的(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同時(shi)(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方面取得(de)突(tu)破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷(duan),但目(mu)前我國(guo)已發展(zhan)成為全球(qiu)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第1大(da)(da)(da)國(guo),這2個方面原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價格(ge)從2011年(nian)起開始低于(yu)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)(da)(da)宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成為廉價的(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并(bing)開始大(da)(da)(da)規(gui)模替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)(da)(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市(shi)場空間,同時(shi)(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費(fei)。