硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原(yuan)子(zi)交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含(han)甲基(ji)和少(shao)量乙(yi)烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)節(jie)組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)的(de)引入(ru)可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高、低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及(ji)(ji)氰(qing)基(ji)的(de)引入(ru)則可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也很突出(chu),在180℃下(xia)可(ke)長期工作(zuo),稍高于200℃也能(neng)承受數周(zhou)或(huo)更長時間仍有(you)彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)好,氧(yang)(yang)氣透過率在合成(cheng)(cheng)聚(ju)合物中是較高的(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不會導(dao)致凝血(xue)的(de)突出(chu)特性(xing),因此在醫用(yong)(yong)領域(yu)應用(yong)(yong)廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類(lei)的(de)方法(fa)很(hen)多,通常按固(gu)化(hua)(hua)前的(de)形態分(fen)(fen)為固(gu)體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)(liu)化(hua)(hua)溫度分(fen)(fen)為室溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體的(de)不同(tong),可(ke)分(fen)(fen)為甲(jia)基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和(he)用(yong)途的(de)不同(tong)又可(ke)分(fen)(fen)為通用(yong)型、超(chao)耐低溫型、超(chao)耐高溫型、高強力型、耐油型、醫(yi)用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比表面積的(de)(de)(de)氣相(xiang)法白(bai)炭黑(hei)補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能(neng)躍升到實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開始生產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)家有美(mei)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)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工(gong)業化研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所(suo)和企業陸續(xu)開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力(li)為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡膠
高溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成彈(dan)性體的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)是經過(guo)高溫(110-170℃)硫化成型(xing)的(de)(de)(de)。它主要以高分子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料、硫化劑(ji)等,在加熱加壓下(xia)硫化成彈(dan)性體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)主要是各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭(tan)黑(hei),可使(shi)硫化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加數十倍(bei)。有時為(wei)了降低成本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性能(neng)及賦予硫化膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能(neng),也加入相(xiang)應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加劑(ji)。硫化劑(ji)是各(ge)種(zhong)有機過(guo)氧(yang)化物或(huo)加成反應催化劑(ji)。
加工成型方法如圖所(suo)示(shi)。一次(ci)硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫化劑(ji)分(fen)解產物和其他揮發性化合物以(yi)穩(wen)定(ding)硫化膠的(de)(de)各項性能。常(chang)用(yong)的(de)(de)設備(bei)有開放(fang)式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達(da)-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫(zi)外線等十分穩定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于(yu)通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組織不粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作用,對肌(ji)體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合作為醫用材料。
硅(gui)橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬t。根據觀(guan)研天(tian)下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方(fang)面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產量和(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan)(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實(shi)現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求意見稿)》為自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在(zai)(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面提(ti)(ti)供(gong)了保障(zhang)。促(cu)進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發展(zhan)(zhan),國(guo)(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供(gong)有(you)力保障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠是重要的(de)非(fei)石(shi)油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,約(yue)占非(fei)石(shi)油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠消(xiao)(xiao)費(fei)量的(de)98%。但因為石(shi)油價(jia)(jia)格的(de)大幅上漲,同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)生(sheng)產技術方面(mian)取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)生(sheng)產技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大國(guo),這2個方面(mian)原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)價(jia)(jia)格從2011年起開始(shi)低于石(shi)油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,僅(jin)約(yue)為大宗石(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)膠的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)(jia)的(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,并開始(shi)大規模替代(dai)石(shi)油基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠。這將極大拓(tuo)展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)市(shi)場空間(jian),同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)消(xiao)(xiao)費(fei)。