硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替(ti)構成,硅(gui)原子(zi)上(shang)通常(chang)連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐高(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承受數周或更(geng)長時間仍有彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚(ju)合物中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因(yin)此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠分(fen)類的(de)方法很(hen)多,通常按固化(hua)前的(de)形態分(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按硫(liu)(liu)化(hua)溫度分(fen)為室溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按所用單(dan)體(ti)的(de)不(bu)同(tong),可分(fen)為甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基苯(ben)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按性能和(he)用途的(de)不(bu)同(tong)又可分(fen)為通用型(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)、超(chao)耐高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵(tie)為催(cui)化(hua)劑合(he)成(cheng)的。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世(shi)。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比表面積的氣相法白炭黑(hei)補(bu)強(qiang)的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到實用(yong)階段(duan),奠定了(le)現(xian)代(dai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業化(hua)研究始于(yu)1957年(nian)(nian),多家研究所和(he)企業陸續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅氧烷(wan)變成(cheng)彈性體(ti)的(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要以高分子(zi)量的(de)聚甲基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅氧烷(wan)為生膠(jiao),混(hun)入補(bu)強填(tian)料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)補(bu)強主(zhu)要是各種類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強度增(zeng)加數(shu)十倍(bei)。有時為了降低(di)成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料(liao)性能及(ji)賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各種特殊的(de)性能,也加入相應(ying)(ying)的(de)各種添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是各種有機過(guo)氧化(hua)物或(huo)加成(cheng)反應(ying)(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法如圖所示。一(yi)次硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)(de)(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進行補(bu)充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產(chan)物(wu)(wu)和其他揮發性化(hua)合物(wu)(wu)以(yi)穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)各項性能(neng)。常用的(de)(de)(de)設備有(you)開(kai)放(fang)式煉膠(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達(da)-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)(deng)(deng)十分(fen)穩定,在(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好(hao)。(5)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等(deng)(deng)(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘連,具有(you)(you)抗凝血作用,對(dui)(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業協會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別(bie)(bie)達到1927.18萬(wan)輛和(he)(he)(he)1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分別(bie)(bie)增長4.63%和(he)(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業硅(gui)橡膠的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)新(xin)研(yan)究,增加(jia)有機(ji)硅(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)方面的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)(he)(he)單(dan)車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)提高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業對硅(gui)橡膠需求的(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求意見(jian)稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大在政(zheng)府(fu)采購(gou)的(de)市場份額(e),為(wei)改變目(mu)前國(guo)(guo)內政(zheng)府(fu)采購(gou)以(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局(ju)面提供了保(bao)(bao)障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)應用(yong)(yong)(yong)提供有力保(bao)(bao)障(zhang)。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室溫硫(liu)化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石油(you)(you)(you)價(jia)(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術方面取(qu)得突(tu)破,有機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公(gong)司壟斷,但目前(qian)我國(guo)已發(fa)展成為全球(qiu)有機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這2個方面原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)(jia)格(ge)從(cong)2011年起(qi)開始低于石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)宗石油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為廉價(jia)(jia)的(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規模替代(dai)石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展有機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其(qi)他有機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消費。