硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原子交(jiao)替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上通(tong)常(chang)連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由(you)含(han)甲基(ji)和少(shao)量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節(jie)組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能,三(san)氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能良(liang)好,一般在-55℃下仍能工作。引入(ru)苯基(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能也很突(tu)出,在180℃下可(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)于200℃也能承受數(shu)周或(huo)更長時間(jian)仍有彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好,氧氣透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物(wu)中是較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此(ci)在醫用領域(yu)應(ying)用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類(lei)的方法很(hen)多,通常(chang)按(an)固(gu)化(hua)
前的(de)(de)形態分為(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按所(suo)用單體(ti)的(de)(de)不同,可分為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用途的(de)(de)不同又可分為(wei)(wei)通用型(xing)、超(chao)(chao)耐低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超(chao)(chao)耐高(gao)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展(zhan)史
硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑(ji)合成(cheng)的(de)。1945年,硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比表面積的(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用階段,奠定了(le)現(xian)代硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅烷合成(cheng)開(kai)始(shi)生產(chan)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)(jia)有(you)美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化(hua)(hua)研(yan)究始(shi)于1957年,多家(jia)(jia)研(yan)究所和企業陸續開(kai)發出(chu)各種(zhong)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧烷(wan)變成彈性(xing)(xing)體的(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主(zhu)要以(yi)高分子(zi)量的(de)(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)氧烷(wan)為生膠,混入補(bu)(bu)強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠的(de)(de)補(bu)(bu)強主(zhu)要是(shi)(shi)各(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數(shu)十倍。有時(shi)為了(le)降(jiang)低成本(ben)或改善膠料(liao)性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種特(te)殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入相應(ying)的(de)(de)各(ge)種添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各(ge)種有機過氧化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成反應(ying)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法如圖所(suo)示(shi)。一次(ci)硫(liu)化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行高分子(zi)鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行補充交(jiao)聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化劑分解(jie)產物(wu)和(he)其(qi)他揮發性化合物(wu)以穩(wen)定硫(liu)化膠的(de)各項(xiang)性能(neng)。常用的(de)設(she)備有開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達(da)-100℃,表(biao)明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫外線等十分穩定,在不加(jia)任何(he)添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二(er)氧化碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人(ren)體組(zu)織不粘(zhan)連,具有抗凝(ning)血作用,對(dui)肌(ji)體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別(bie)適合作為醫(yi)用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比(bi)分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增加有(you)機硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方(fang)面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)(yi)大(da)(da)幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增加。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵(li)自(zi)主品(pin)(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現(xian)自(zi)主化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政機關(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為自(zi)主品(pin)(pin)牌擴大(da)(da)在(zai)政府采(cai)購(gou)的(de)(de)市(shi)場份額(e),為改變(bian)目前國(guo)內(nei)政府采(cai)購(gou)以(yi)(yi)合(he)資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為主的(de)(de)局(ju)面提供(gong)了(le)保障。促進自(zi)主品(pin)(pin)牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁(fan)榮(rong)將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)提供(gong)有(you)力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大幅上漲,同時我國在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有機硅(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生產技(ji)術方(fang)面取得突破,有機硅(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生產技(ji)術在2005年前被幾家跨國公司壟斷,但(dan)目前我國已(yi)發展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)有機硅(gui)單(dan)(dan)體第1大國,這(zhe)2個方(fang)面原因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起(qi)開始低于(yu)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大規模替代(dai)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大拓(tuo)展有機硅(gui)產業的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)空(kong)間,同時將帶(dai)動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他(ta)有機硅(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)費(fei)。