硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和氧原子(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常(chang)連(lian)有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團的(de)橡膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基(ji)的(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)耐高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)耐低溫性(xing)(xing)能(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受(shou)數周或(huo)更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以(yi)上(shang)的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)(qi)透過率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝(ning)血的(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠分類的方法(fa)很多,通常按(an)固化(hua)
前的形態分(fen)為固體硅橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅橡(xiang)膠(jiao);按硫化溫度分(fen)為室(shi)溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao),高溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的不同,可分(fen)為甲基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性(xing)能和(he)用(yong)途的不同又(you)可分(fen)為通用(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)、超(chao)耐(nai)高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高(gao)比(bi)表面積的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)技(ji)術的(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和(he)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研究始(shi)于1957年,多家研究所和(he)企業陸續(xu)開發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)能力為(wei)135千噸,其中(zhong)(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指(zhi)聚硅氧烷變成(cheng)彈(dan)性體的(de)(de)過(guo)(guo)程是經(jing)過(guo)(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它(ta)主(zhu)要(yao)以高(gao)分子量(liang)的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧烷為生膠(jiao),混入補強填料、硫化(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是各(ge)(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增加數十倍(bei)。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性能(neng)及賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)(de)性能(neng),也加入相應的(de)(de)各(ge)(ge)種添加劑(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種有機過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)物或加成(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次硫化(hua)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分子(zi)鏈的(de)(de)(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫化(hua)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)補(bu)充交聯(lian)、驅除(chu)硫化(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發(fa)性化(hua)合物(wu)以穩(wen)定(ding)硫化(hua)膠的(de)(de)(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空(kong)密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)(de)(de)特(te)(te)征是(shi)高溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅(jin)是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)環(huan)境下,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)硬(ying)度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)(ming)顯(xian)(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明(ming)(ming)其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭氧及紫外(wai)線(xian)等(deng)十分穩定,在(zai)不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下,其物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組織(zhi)不(bu)粘(zhan)連(lian),具(ju)(ju)有(you)(you)抗凝血作用,對肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少(shao)。特(te)(te)別適合作為醫用材料(liao)。
硅橡(xiang)膠的用量(liang)
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車產銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車工業硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)用(yong)量(liang),可以大幅(fu)度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車的(de)安全性能(neng),因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車產量(liang)和單(dan)車用(yong)量(liang)水平的(de)提高(gao)都將(jiang)(jiang)(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車工業對(dui)硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主品牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車發展(zhan)(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車零(ling)部(bu)件(jian)實現自主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關(guan)公(gong)務(wu)用(yong)車選用(yong)車型目錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)自主品牌擴大在政(zheng)府采(cai)購的(de)市場(chang)份額,為(wei)改變目前國(guo)內(nei)政(zheng)府采(cai)購以合(he)資品牌產品為(wei)主的(de)局面提供了保障(zhang)。促進自主品牌發展(zhan)(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車業的(de)繁榮將(jiang)(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車膠(jiao)的(de)應用(yong)提供有(you)力保障(zhang)。預(yu)測未來3年(nian),我(wo)國(guo)室(shi)溫硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車行(xing)業將(jiang)(jiang)(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同(tong)時(shi)(shi)我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方(fang)面取得突(tu)破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷(duan),但(dan)目前我(wo)國(guo)已發展(zhan)成為(wei)(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始低于石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規(gui)模替代石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)(jiang)極(ji)大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)時(shi)(shi)將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)消費。