硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)(zi)上(shang)通常(chang)連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)和(he)少(shao)量(liang)乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一般(ban)在-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu),在180℃下可(ke)長期(qi)工(gong)作,稍高(gao)于(yu)200℃也(ye)能(neng)承受數(shu)周或更(geng)長時(shi)間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在合成(cheng)聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分類(lei)的方法很多,通(tong)常(chang)按固(gu)化前(qian)的形態分為(wei)(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化溫(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用單體的不(bu)(bu)同,可(ke)分為(wei)(wei)甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng)(deng);按性能和用途的不(bu)(bu)同又可(ke)分為(wei)(wei)通(tong)用型、超耐(nai)低(di)溫(wen)型、超耐(nai)高溫(wen)型、高強力(li)型、耐(nai)油型、醫用型等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)(mei)國以三氯化鐵為催化劑合成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性(xing)能躍(yue)升到實(shi)用(yong)階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術的基礎(chu)。從二(er)(er)甲基二(er)(er)氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國家有美(mei)(mei)國。俄羅斯、德(de)國、日本、韓國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業(ye)化研究始于(yu)1957年(nian),多家研究所和企業(ye)陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能力為135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成彈性(xing)(xing)體的(de)過程(cheng)是經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)。它(ta)主(zhu)要(yao)以(yi)高分(fen)子量的(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱加壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)要(yao)是各(ge)種類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加數十倍。有(you)時為(wei)了降低成本(ben)或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的(de)性(xing)(xing)能,也加入相應(ying)的(de)各(ge)種添加劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種有(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加成反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工成型方(fang)法如圖(tu)所示。一(yi)次(ci)硫化(hua)的目(mu)的是進行高分子鏈的交聯反應;二(er)次(ci)硫化(hua)的目(mu)的是進行補充交聯、驅除(chu)硫化(hua)劑分解產物(wu)(wu)和其他(ta)揮(hui)發性化(hua)合物(wu)(wu)以穩定硫化(hua)膠(jiao)的各項性能。常用的設備有(you)開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性(xing)能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)十分穩(wen)定,在(zai)(zai)不加(jia)(jia)任何添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體組織(zhi)(zhi)不粘連(lian),具有(you)抗凝(ning)血作(zuo)用,對(dui)(dui)肌體組織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少(shao)。特(te)別適合作(zuo)為醫用材(cai)料(liao)。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量(liang)
據中國(guo)(guo)汽車工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽車產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽車工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀研天下的(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)材料在汽車零(ling)部件(jian)方面的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可(ke)以大幅度(du)提高汽車的(de)(de)安(an)全(quan)性能,因(yin)此,汽車產(chan)量(liang)和(he)單車用(yong)(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)提高都將推動汽車工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)汽車發展(zhan),關(guan)鍵汽車零(ling)部件(jian)實(shi)現自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)(yong)車選用(yong)(yong)(yong)車型目錄(lu)(征求意見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在政府采(cai)購(gou)的(de)(de)市(shi)場份額(e),為改變(bian)目前國(guo)(guo)內政府采(cai)購(gou)以合資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)局(ju)面提供了(le)保障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)汽車業(ye)的(de)(de)繁榮將為汽車膠的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提供有(you)力保障(zhang)。預測(ce)未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在汽車行業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)(de)(de)非石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約占非石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)(wei)石油(you)價(jia)(jia)格(ge)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術方(fang)面取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司(si)壟(long)斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)已發展(zhan)成為(wei)(wei)(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第(di)1大(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)價(jia)(jia)格(ge)從2011年起開始(shi)低于石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約為(wei)(wei)(wei)大(da)(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)(wei)(wei)廉價(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并開始(shi)大(da)(da)規模替(ti)代石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將極(ji)大(da)(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。