硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)(tong)常(chang)連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通(tong)(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含(han)甲基和(he)少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)(ben)基的(de)(de)引入(ru)(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基及氰基的(de)(de)引入(ru)(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍能(neng)(neng)工作(zuo)(zuo)。引入(ru)(ru)苯(ben)(ben)基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突出,在180℃下可(ke)長(chang)期工作(zuo)(zuo),稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也(ye)能(neng)(neng)承受(shou)數周或(huo)更長(chang)時間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬(shun)時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率在合成聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing),因(yin)此(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)方法很多,通常按固化(hua)前(qian)的(de)形態分(fen)為固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所(suo)用單體(ti)的(de)不(bu)同,可分(fen)為甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用途的(de)不(bu)同又可分(fen)為通用型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)國以三氯化鐵為催化劑合(he)(he)成的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用(yong)高比表面積的氣相法(fa)白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功(gong),使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性能(neng)(neng)躍升到實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合(he)(he)成開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國家有(you)美(mei)國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業(ye)化研(yan)(yan)究始于(yu)1957年(nian)(nian),多(duo)家研(yan)(yan)究所和企業(ye)陸續(xu)開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)(neng)力為135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅(gui)橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚(ju)(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成彈性體(ti)的(de)(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量(liang)的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)甲基乙(yi)烯基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)化(hua)成彈性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是(shi)(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加數十倍(bei)。有時為(wei)了降(jiang)低成本或改(gai)善膠(jiao)料性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)(de)性能(neng),也加入(ru)相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種添加劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)種有機過氧(yang)化(hua)物或加成反應(ying)催化(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖所示(shi)。一次(ci)硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑分解(jie)產物和其(qi)他揮發性化合(he)物以穩定硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)各項性能(neng)。常用的(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及(ji)真空密煉機。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)(te)征是(shi)高溫穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫下硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)或某(mou)些合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)高溫環境下,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外(wai)線等(deng)(deng)十分穩定,在不加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)情況(kuang)下,就具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)常(chang)溫下的(de)(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)高溫和-50℃的(de)(de)低(di)溫下,其(qi)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫下硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮(dan)、氧、二氧化(hua)碳(tan)等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別適(shi)合作(zuo)為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)量
據(ju)中國汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會(hui)統(tong)計,2012年(nian)(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)(de)(de)(de)新研究,增加有(you)機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都(dou)將推動汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)(de)(de)增加。國家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)(nian)度黨政機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見(jian)稿(gao))》為(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在政府采購的(de)(de)(de)(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國內政府采購以合資品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了(le)保(bao)障。促(cu)進自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供(gong)有(you)力(li)保(bao)障。預測未來3年(nian)(nian)(nian),我(wo)國室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同時我(wo)國(guo)在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)方面(mian)取得突(tu)破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我(wo)國(guo)已(yi)發展成(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)(da)(da)宗(zong)石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)(da)規模(mo)替代(dai)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費。