硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)(ru)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)(ru)則(ze)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良(liang)好(hao),一般在-55℃下仍(reng)能(neng)工作(zuo)。引入(ru)(ru)(ru)苯基(ji)(ji)后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出,在180℃下可(ke)(ke)長(chang)期(qi)工作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長(chang)時間仍(reng)有彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在合成聚合物中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不(bu)會(hui)導致凝血(xue)的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)(de)方法很多,通(tong)常按固(gu)(gu)化前(qian)的(de)(de)形(xing)態分(fen)為固(gu)(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)度(du)分(fen)為室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體的(de)(de)不(bu)同,可分(fen)為甲基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)烯(xi)基硅(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(he)用(yong)途的(de)(de)不(bu)同又(you)可分(fen)為通(tong)用(yong)型、超耐低(di)溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力型、耐油型、醫(yi)用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵(tie)為(wei)催化(hua)(hua)劑合(he)成(cheng)(cheng)的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采用高比表面積的氣相法白炭(tan)黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能躍升到實用階(jie)段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的基礎。從二(er)(er)甲(jia)基二(er)(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)(cheng)開始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家(jia)有(you)美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化(hua)(hua)研(yan)究始(shi)于1957年(nian)(nian),多家(jia)研(yan)究所和(he)企(qi)業(ye)陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千噸,其(qi)中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)經(jing)過(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量的(de)聚(ju)甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓(ya)下(xia)硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)要是(shi)各(ge)種類型的(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增(zeng)加數十(shi)倍。有時為了降低成(cheng)本或改(gai)善(shan)膠(jiao)料(liao)性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種特(te)殊(shu)的(de)性(xing)能(neng),也(ye)加入(ru)相應(ying)的(de)各(ge)種添加劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)種有機過(guo)氧(yang)化(hua)物或加成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑。
加工成型方法如圖(tu)所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)是進行(xing)高(gao)分(fen)子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二(er)次(ci)硫(liu)(liu)化的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)是進行(xing)補(bu)充交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)(liu)化劑分(fen)解(jie)產物和其他揮發性化合物以穩定硫(liu)(liu)化膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開(kai)放式煉膠機、捏合機及真(zhen)空(kong)密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度一般為(wei)(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)(deng)十(shi)分(fen)穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia)(xia),就具有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia)(xia)(xia),其物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化(hua)(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)(zu)織不粘連(lian),具有(you)抗凝血作用(yong),對肌體(ti)組(zu)(zu)織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別(bie)適合作為(wei)(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽車(che)(che)(che)工業(ye)協會(hui)統(tong)計,2012年,汽車(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比(bi)分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根(gen)據(ju)觀(guan)研(yan)天下(xia)的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材料在(zai)汽車(che)(che)(che)零部(bu)件方面(mian)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大幅(fu)度提(ti)高汽車(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全(quan)性能,因此(ci),汽車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動(dong)汽車(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵(li)自主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽車(che)(che)(che)發展,關鍵汽車(che)(che)(che)零部(bu)件實(shi)現自主(zhu)化,《2012年度黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大在(zai)政府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改(gai)變目(mu)前國(guo)內政府采購以合(he)資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保障。促(cu)進自主(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)產(chan)汽車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力保障。預(yu)測未來3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要的(de)非石油(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,約占非石油(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠消(xiao)費(fei)量的(de)98%。但(dan)因(yin)(yin)為石油(you)(you)價格的(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)關(guan)鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)生產技術方(fang)面取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)生產技術在(zai)2005年前被幾家跨(kua)國公司(si)壟斷,但(dan)目(mu)前我國已(yi)發展成為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體第(di)1大(da)(da)國,這(zhe)2個方(fang)面原因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)價格從2011年起開始低于石油(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約為大(da)(da)宗石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)80%~90%,成為廉(lian)價的(de)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,并開始大(da)(da)規模替代石油(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將(jiang)極大(da)(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶(ou)聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)消(xiao)費(fei)。