硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)(yang)原子(zi)(zi)交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)(zi)上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)和(he)少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)良(liang)好(hao),一(yi)般在-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)(neng)(neng)工(gong)作。引入苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性能(neng)(neng)(neng)也很突出(chu)(chu),在180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受(shou)數周或更長時(shi)間仍(reng)(reng)有(you)(you)彈性,瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性好(hao),氧(yang)(yang)氣透過率(lv)在合(he)成聚合(he)物中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理惰(duo)性、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出(chu)(chu)特性,因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)方法很多,通(tong)常按(an)固(gu)化(hua)前的(de)形態分(fen)為固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體的(de)不(bu)同,可分(fen)為甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)途的(de)不(bu)同又可分(fen)為通(tong)用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油(you)型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問(wen)世(shi)。1948年(nian),采用高比(bi)表面積的(de)氣(qi)相(xiang)法白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階段(duan),奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業化(hua)研究始于1957年(nian),多家研究所和企業陸續(xu)開發出(chu)各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底(di),中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為(wei)135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠是(shi)指聚硅氧烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)(de)過程是(shi)經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅氧烷為(wei)(wei)生膠,混入(ru)補強填料(liao)、硫(liu)化劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)化成(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅橡(xiang)膠的(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化膠的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有時為(wei)(wei)了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或改善膠料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)化膠各(ge)種特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)(jia)入(ru)相應(ying)(ying)的(de)(de)各(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是(shi)各(ge)種有機過氧化物或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)(ying)催化劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如圖(tu)所(suo)示(shi)。一次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化劑分解產(chan)物和(he)其他揮發(fa)性化合物以穩定硫(liu)化膠的(de)各項性能。常用(yong)的(de)設備(bei)有開放(fang)式煉膠機、捏(nie)合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫穩(wen)定性,雖(sui)然常溫下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半(ban),但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性、回彈(dan)性和(he)表面硬度(du),且力學性能(neng)(neng)無明顯變化(hua)。(2)低溫性能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫度(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫性能(neng)(neng)優異(yi)。這(zhe)對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩(wen)定,在不加任何添(tian)加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性和(he)耐(nai)(nai)電弧性也非常好(hao)。(5)物理(li)(li)機(ji)械性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機(ji)械性能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫下(xia),其(qi)物理(li)(li)機(ji)械性能(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及(ji)化(hua)學試劑(ji)(ji)性。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)透(tou)過性能(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性比(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織不粘連(lian),具有(you)抗凝(ning)血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性非常少。特別適合(he)作(zuo)為醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同(tong)比分別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)(liang),可以(yi)大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能(neng),因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵自(zi)(zi)主品牌(pai)(pai)(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)(zi)主化(hua),《2012年(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主品牌(pai)(pai)(pai)擴大在(zai)政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合資品牌(pai)(pai)(pai)產(chan)品為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自(zi)(zi)主品牌(pai)(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有(you)力保障。預測(ce)未來(lai)3年(nian)(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石油基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石油基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石油價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我(wo)國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產技術方面(mian)取(qu)得突破,有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年前被幾家(jia)跨(kua)國公司壟斷,但目前我(wo)國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起開(kai)始低于石油基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石油基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始大(da)規(gui)模替代石油基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓(tuo)展(zhan)有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市(shi)場(chang)空(kong)間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。