硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)原子交替(ti)構成(cheng),硅(gui)原子上通常(chang)連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐高(gao)、低溫性(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)則可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐溫及耐油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工作(zuo)(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐熱性(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出(chu),在180℃下可長(chang)期工作(zuo)(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長(chang)時(shi)間(jian)仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬時(shi)可耐300℃以上的(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率在合成(cheng)聚合物中是較高(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不會(hui)導(dao)致凝血的(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因此(ci)在醫用領域應(ying)用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類的方法很多,通常(chang)按固化
前的(de)形(xing)態分(fen)(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化溫度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)(yong)單體的(de)不同(tong),可分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和(he)用(yong)(yong)途的(de)不同(tong)又可分(fen)(fen)為(wei)(wei)通用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國(guo)(guo)以(yi)三氯化鐵為催化劑合成的。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問(wen)世。1948年,采用(yong)高比表面積的氣相(xiang)法白炭黑補強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能躍升到實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的基(ji)礎。從二(er)甲(jia)基(ji)二(er)氯硅(gui)烷合成開(kai)始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家(jia)(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工(gong)業化研究始于1957年,多家(jia)(jia)研究所和企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力(li)為135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)。它主(zhu)要以高分子量(liang)的(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),混(hun)入補(bu)強填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在加熱加壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強主(zhu)要是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度增加數十倍(bei)。有(you)(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予(yu)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加入相應的(de)各(ge)種(zhong)添加劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)有(you)(you)機過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方法如圖所(suo)示。一(yi)次硫(liu)(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進(jin)行高分子鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)進(jin)行補充(chong)交(jiao)聯、驅除硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)分解(jie)產物和其(qi)他揮發性(xing)化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠的(de)(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)(ji)、捏合(he)機(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表(biao)明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)(dui)航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分(fen)穩定,在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)有抗凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合(he)作為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)(guo)汽車(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽車(che)(che)產銷(xiao)分(fen)別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽車(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量約(yue)達(da)2.0萬t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有機硅材料在(zai)汽車(che)(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)量,可以(yi)大(da)幅度提高(gao)(gao)汽車(che)(che)的(de)(de)安(an)全性(xing)能(neng),因此,汽車(che)(che)產量和單車(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)提高(gao)(gao)都將(jiang)推動(dong)汽車(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自主品牌的(de)(de)汽車(che)(che)發展,關鍵汽車(che)(che)零部件實現自主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為自主品牌擴大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)采購(gou)的(de)(de)市場份(fen)額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)內政(zheng)府(fu)采購(gou)以(yi)合資品牌產品為主的(de)(de)局面提供了(le)保障(zhang)。促進自主品牌發展,國(guo)(guo)產汽車(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽車(che)(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供有力保障(zhang)。預(yu)測(ce)未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)在(zai)汽車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大幅(fu)上漲,同時我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)在2005年前被幾家(jia)跨(kua)國公司壟斷,但(dan)目(mu)前我國已發展成(cheng)為(wei)(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)第1大國,這(zhe)2個方面原因使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起(qi)開始(shi)低(di)于石油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大宗石油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大規模(mo)替(ti)代石油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大拓展有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業(ye)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)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費。