硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)原子交(jiao)替構(gou)成(cheng),硅(gui)原子上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要(yao)由(you)含甲基(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引(yin)入可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)(wen)及(ji)耐油(you)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般(ban)在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作(zuo)(zuo)。引(yin)入苯(ben)基(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)長期工作(zuo)(zuo),稍(shao)高于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)耐300℃以(yi)上的(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透(tou)(tou)過率在(zai)(zai)合成(cheng)聚合物中是(shi)較高的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫用領域應(ying)用廣泛(fan)。
主要品(pin)種
硅(gui)(gui)橡膠分類(lei)的方法很多,通常按固化(hua)前的形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡膠和液體硅(gui)(gui)橡膠;按硫化(hua)溫度(du)分為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠,高溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠;按所用單體的不(bu)同,可分為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠等;按性能和用途的不(bu)同又可分為(wei)通用型(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)、超(chao)耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)以三氯化鐵為催化劑合成(cheng)(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世(shi)。1948年,采用高(gao)比表面(mian)積的(de)氣相法(fa)白(bai)炭黑(hei)補強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能躍(yue)升到(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)的(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)烷合成(cheng)(cheng)開始(shi)生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業(ye)化研究始(shi)于1957年,多(duo)家(jia)研究所和(he)(he)企業(ye)陸續開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫化硅橡(xiang)膠
高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)變(bian)成(cheng)彈性(xing)體的過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高(gao)(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化成(cheng)型的。它主(zhu)要(yao)以高(gao)(gao)分子量的聚甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao),混入補強(qiang)(qiang)(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的補強(qiang)(qiang)(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種類型的白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化膠(jiao)的強(qiang)(qiang)(qiang)度增加(jia)數十(shi)倍。有時為了(le)降(jiang)低成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予(yu)硫(liu)(liu)(liu)化膠(jiao)各(ge)種特殊的性(xing)能(neng),也加(jia)入相(xiang)應(ying)的各(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化劑(ji)是(shi)各(ge)種有機過(guo)(guo)氧化物或(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)催(cui)化劑(ji)。
加工成型方法(fa)如圖所(suo)示(shi)。一次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高(gao)分(fen)子鏈的(de)(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化劑分(fen)解(jie)產(chan)物(wu)(wu)和其(qi)他揮發性化合物(wu)(wu)以穩定硫(liu)化膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放(fang)式(shi)煉膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及(ji)真(zhen)空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia)(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬(ying)度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯變(bian)化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度(du)一(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達(da)-100℃,表(biao)明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線等十(shi)分穩定,在(zai)不加(jia)(jia)任何添加(jia)(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia)(xia),就具(ju)有(you)(you)優良(liang)的(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好(hao)。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia),其物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于(yu)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與(yu)人體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝(ning)血作(zuo)用(yong),對肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特(te)(te)別適(shi)合作(zuo)為(wei)(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅(gui)橡膠的(de)用量(liang)
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會(hui)統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分別(bie)達到(dao)1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用量(liang)約達2.0萬t。根據觀(guan)研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)有機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)(de)用量(liang),可以大(da)幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全(quan)性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政機關(guan)公務(wu)用車(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品牌擴大(da)在政府(fu)采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額(e),為(wei)改變目前國(guo)(guo)內政府(fu)采購(gou)以合資品牌產品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保障(zhang)(zhang)。促進自(zi)(zi)主(zhu)品牌發展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用提(ti)供(gong)有力保障(zhang)(zhang)。預(yu)測(ce)未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業將以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)(chang)。
此外,硅橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我國(guo)(guo)在硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)(you)機(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術方(fang)面取得(de)突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術在2005年(nian)前(qian)被幾家(jia)跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目前(qian)我國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)為全球有(you)(you)機(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)(da)(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方(fang)面原因使硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開始低于(yu)石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)(da)宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)(da)(da)規模(mo)替代(dai)石(shi)油(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)(da)拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)(ji)硅產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時(shi)將帶動硅油(you)(you)、硅烷(wan)偶聯(lian)劑(ji)和硅樹脂等其(qi)他有(you)(you)機(ji)(ji)硅產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消費。