硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)和氧(yang)(yang)(yang)原子交(jiao)替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)原子上(shang)(shang)通常(chang)連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)橡膠(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)鏈(lian)節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出(chu)(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數(shu)周(zhou)或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上(shang)(shang)的(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)透(tou)過(guo)率(lv)在(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)橡膠(jiao)還具有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突(tu)出(chu)(chu)特性(xing)(xing),因(yin)此(ci)在(zai)醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)(de)方(fang)法很(hen)多,通常按(an)固化前的(de)(de)形態(tai)分(fen)為固體(ti)(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體(ti)(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)為室溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)不同,可(ke)分(fen)為甲基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用途的(de)(de)不同又可(ke)分(fen)為通用型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問(wen)世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的氣相(xiang)法白(bai)炭黑補強(qiang)的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能躍升到實(shi)用階段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術(shu)的基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業化(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續開發出(chu)各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力為(wei)135千(qian)(qian)噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅氧烷變成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)聚甲基乙(yi)烯基硅氧烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混(hun)入補強填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在加熱(re)加壓(ya)下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)補強主要(yao)是(shi)各種類(lei)型(xing)的(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度增加數十倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種特(te)殊的(de)性(xing)能(neng),也加入相應的(de)各種添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各種有機過氧化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加成(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)(xing)高分子鏈的(de)交聯(lian)反應;二次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)(xing)補充(chong)交聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分解產(chan)物(wu)和其(qi)他揮發性化(hua)合物(wu)以穩定硫化(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放(fang)式煉(lian)膠機、捏合機及(ji)真空(kong)密煉(lian)機。
主要性(xing)能(neng)
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著(zhu)的特(te)征(zheng)是高溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的強度(du)(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的一(yi)(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的高溫(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一(yi)(yi)定的柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬(ying)度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變(bian)化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的玻璃化溫(wen)度(du)(du)一(yi)(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的意(yi)義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線(xian)等十分穩定,在(zai)不(bu)加任何添加劑的情況下(xia),就具(ju)(ju)有優(you)良的耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異的絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好(hao)。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的高溫(wen)和(he)-50℃的低溫(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等的耐油、耐溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等氣(qi)(qi)體(ti)的透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組織不(bu)粘連(lian),具(ju)(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體(ti)組織的反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少(shao)。特(te)別適合(he)作(zuo)為(wei)醫(yi)用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約(yue)達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增加有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件方(fang)面的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可(ke)以大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件實(shi)現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨(dang)政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴大(da)在政府采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)(guo)內政府采購(gou)以合資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局(ju)面提(ti)供(gong)了(le)保(bao)障。促(cu)進(jin)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保(bao)障。預(yu)測未來(lai)3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以年(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)非(fei)石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)(dan)因(yin)為石油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)方面(mian)取得突破(po),有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)在(zai)2005年(nian)前(qian)被幾家跨國公司(si)壟斷,但(dan)(dan)目前(qian)我國已發(fa)展成(cheng)為全球有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大(da)國,這2個(ge)方面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始(shi)低于石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規(gui)模替代石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空(kong)間,同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其(qi)他有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費。