硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入則可(ke)(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)(wen)(wen)及耐油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)后(hou),可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)(xia)可(ke)(ke)(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數(shu)周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)(ke)耐300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過率在(zai)(zai)合成(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此(ci)(ci)在(zai)(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛(fan)。
主要品(pin)種
硅橡膠(jiao)分類的方法很(hen)多,通常按固(gu)化
前的形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)單體(ti)的不同(tong),可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)(yong)途的不同(tong)又可分(fen)為(wei)通用(yong)(yong)型、超耐(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)高溫(wen)型、高強力型、耐(nai)油型、醫用(yong)(yong)型等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由(you)美國(guo)以三氯化鐵為催化劑(ji)合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表面(mian)積(ji)的(de)氣相(xiang)法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)烷合成開(kai)始生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研究(jiu)始于1957年(nian),多家(jia)研究(jiu)所和企(qi)業(ye)陸續開(kai)發出(chu)各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產能(neng)力為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)橡膠(jiao)
高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅橡膠是(shi)指(zhi)聚(ju)(ju)硅氧烷(wan)變成彈性(xing)(xing)體的(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主要以高(gao)分子量(liang)的(de)(de)聚(ju)(ju)甲基乙烯基硅氧烷(wan)為(wei)生(sheng)膠,混入補強填(tian)料(liao)(liao)、硫化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫化(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅橡膠的(de)(de)補強主要是(shi)各種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成本或改善膠料(liao)(liao)性(xing)(xing)能及賦予硫化(hua)(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入相應(ying)的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)(jia)成反應(ying)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法如圖(tu)所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行補充(chong)交(jiao)聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和(he)其(qi)他揮發(fa)性化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放(fang)式煉膠(jiao)(jiao)機、捏合(he)機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一半,但在(zai)200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持(chi)一定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對航空、宇(yu)航工(gong)業的(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫(zi)外(wai)線等十分穩定(ding),在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia)(xia),就具有(you)(you)優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)(you)優異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其(qi)(qi)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)(you)中等的(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具有(you)(you)抗凝血(xue)作用(yong)(yong),對肌體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合(he)作為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分(fen)(fen)別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)(fen)別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡膠的(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)新研究,增加有(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面(mian)的(de)用(yong)(yong)量,可(ke)以大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安(an)全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)提(ti)高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡膠需求的(de)增加。國(guo)家鼓(gu)勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大在政府采購的(de)市場份額(e),為(wei)改(gai)變(bian)目前國(guo)內政府采購以合資(zi)品(pin)牌產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局(ju)面(mian)提(ti)供了保障(zhang)。促(cu)進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)繁榮(rong)將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有(you)力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)室(shi)溫硫(liu)化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業將(jiang)以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)油基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油價(jia)格(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面(mian)取(qu)得突破(po),有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公(gong)司(si)壟斷,但目前(qian)我國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球(qiu)有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個(ge)方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)(ge)從2011年起開(kai)始低于石(shi)油基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)(da)宗石(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替代石(shi)油基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)(da)拓展(zhan)有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。