硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)硅和(he)氧(yang)原子交替(ti)構成,硅原子上(shang)(shang)通常連有兩個有機(ji)基團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基和(he)少(shao)量(liang)乙烯基的(de)(de)(de)(de)(de)硅氧(yang)鏈節(jie)組成。苯基的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)可(ke)提高硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫性(xing)能(neng),三氟(fu)丙(bing)基及氰基的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)則可(ke)提高硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫性(xing)能(neng)良好(hao),一般(ban)在-55℃下仍能(neng)工作(zuo)。引(yin)(yin)入(ru)苯基后(hou),可(ke)達(da)-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也很突出,在180℃下可(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高于200℃也能(neng)承(cheng)受數(shu)周或更長(chang)時間仍有彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高溫。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透(tou)過率(lv)在合(he)成聚(ju)合(he)物中是(shi)較高的(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有生理惰性(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)在醫用領域應用廣泛。
主(zhu)要(yao)品(pin)種
硅(gui)橡膠分類的(de)方法很多,通常按固化
前(qian)的形態分為(wei)(wei)固體硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單(dan)體的不同,可分為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅,腈(jing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用(yong)途的不同又可分為(wei)(wei)通用(yong)型、超耐低溫(wen)(wen)(wen)型、超耐高(gao)溫(wen)(wen)(wen)型、高(gao)強(qiang)力型、耐油(you)型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階段,奠定了現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術(shu)的(de)(de)基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯硅烷(wan)合成(cheng)開(kai)始生(sheng)產(chan)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)(hua)(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所(suo)和企業陸續開(kai)發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)
高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡膠是(shi)指聚硅氧(yang)(yang)烷變(bian)成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的過程(cheng)是(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的。它主(zhu)要(yao)以(yi)高分子量的聚甲基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷為(wei)生膠,混入(ru)補強填料(liao)(liao)、硫(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓(ya)下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅橡膠的補強主(zhu)要(yao)是(shi)各種(zhong)類型的白(bai)炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)膠的強度增加數十倍。有時(shi)為(wei)了降低(di)成(cheng)本(ben)或改善(shan)膠料(liao)(liao)性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)膠各種(zhong)特殊的性(xing)能(neng),也(ye)加入(ru)相應的各種(zhong)添加劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)各種(zhong)有機過氧(yang)(yang)化(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖所(suo)示。一次硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行高分子(zi)鏈的(de)交聯(lian)反應;二(er)次硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)分解產物和(he)其(qi)他揮(hui)發性(xing)化(hua)(hua)合物以穩(wen)定硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各(ge)項性(xing)能。常用(yong)的(de)設備有開放式煉膠機、捏(nie)合機及真空(kong)密(mi)煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是天然(ran)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以(yi)上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持(chi)一(yi)定的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及紫外(wai)線等(deng)十分穩(wen)定,在(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)情況下(xia),就具有優(you)(you)良的(de)耐候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通用橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等(deng)的(de)耐油(you)、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體(ti)組(zu)(zu)織不(bu)粘連,具有抗(kang)凝血作用,對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)(zu)織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特(te)別適合(he)作為(wei)醫用材料。
硅橡(xiang)膠的(de)用量(liang)
據(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別達到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分(fen)別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天(tian)下的新研(yan)究,增加(jia)有機硅材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的用(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)(ti)高(gao)(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的安全性能(neng),因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的提(ti)(ti)高(gao)(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的增加(jia)。國家鼓勵自主(zhu)品牌(pai)的汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實(shi)現自主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政機關(guan)公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為自主(zhu)品牌(pai)擴大在政府采購(gou)的市場份額,為改(gai)變目前(qian)國內(nei)政府采購(gou)以合(he)資品牌(pai)產品為主(zhu)的局面提(ti)(ti)供了保障。促進(jin)自主(zhu)品牌(pai)發展,國產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的應用(yong)提(ti)(ti)供有力保障。預測未來3年(nian)(nian),我國室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)油(you)價格的(de)大幅上(shang)漲(zhang),同時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)方面(mian)取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)在2005年(nian)前(qian)(qian)被幾家(jia)跨國(guo)公司壟斷,但目前(qian)(qian)我國(guo)已發展成為(wei)(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第(di)1大國(guo),這(zhe)2個(ge)方面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大宗(zong)石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價的(de)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大規模(mo)替代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)市場(chang)空間(jian),同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)消(xiao)費。