硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和氧原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐高(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐溫及耐油(you)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很(hen)突出,在180℃下可(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數(shu)周或更長時(shi)間(jian)仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐300℃以上的(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率在合成(cheng)聚合物中是(shi)較(jiao)高(gao)的(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血(xue)的(de)突出特性(xing)(xing),因此(ci)在醫用領(ling)域(yu)應(ying)用廣泛(fan)。
主(zhu)要品種
硅橡膠分(fen)類的(de)方(fang)法很多,通(tong)常按固(gu)化
前的形態分為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按所用單體(ti)(ti)的不(bu)同(tong),可分為(wei)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)等;按性能和用途的不(bu)同(tong)又可分為(wei)通(tong)用型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐高溫(wen)型(xing)、高強力(li)型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成(cheng)(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比(bi)表面積的(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)實用階段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開(kai)始(shi)(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國家有美(mei)國。俄羅(luo)斯、德國、日本、韓國和(he)中國等。中國硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研究始(shi)(shi)于(yu)1957年,多家研究所和(he)企業陸續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中國硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚(ju)(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)是經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要(yao)以(yi)高分(fen)子(zi)量的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱(re)加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)增加數十倍。有時為了降低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加入(ru)相應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)有機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)物(wu)或加成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)補充(chong)交聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑分解產物(wu)和(he)其他揮發性(xing)化(hua)(hua)合物(wu)以穩定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各(ge)項(xiang)性(xing)能。常(chang)用的(de)設備(bei)有(you)開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊(shu)配方可達(da)-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對航(hang)(hang)空、宇航(hang)(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外(wai)線(xian)等(deng)十分穩定,在(zai)不加任(ren)何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連,具有抗凝血作用(yong),對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)(te)別適合作為(wei)醫用(yong)材料(liao)。
硅橡(xiang)膠的用(yong)量(liang)
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)產銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同(tong)比(bi)分別增(zeng)(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約(yue)達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件方(fang)面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大(da)幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此(ci),汽(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)需求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件實現(xian)自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)(qiu)意(yi)見稿)》為自(zi)主(zhu)品牌(pai)擴大(da)在(zai)政府采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額,為改變(bian)目前國(guo)內政府采(cai)購以(yi)合(he)資品牌(pai)產品為主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自(zi)主(zhu)品牌(pai)發(fa)展,國(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有(you)力保障。預測(ce)未來(lai)3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術在(zai)2005年前(qian)(qian)被幾家跨(kua)國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目前(qian)(qian)我國(guo)(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo)(guo),這2個方(fang)面(mian)原因使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起(qi)開(kai)始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并(bing)開(kai)始(shi)大(da)規模替代石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)拓(tuo)展有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市場空(kong)間,同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)油(you)、硅(gui)烷(wan)偶(ou)聯劑和(he)硅(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。