硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)(xiang)膠。普(pu)通(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由(you)含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)引(yin)入可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性能,三氟丙(bing)基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)入則可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低(di)溫(wen)性能良好(hao)(hao),一(yi)般在-55℃下仍能工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)熱(re)性能也很突出,在180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能承受數周或(huo)更長時間仍有(you)彈性,瞬(shun)時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)透氣性好(hao)(hao),氧(yang)氣透過率在合成(cheng)聚合物中是較(jiao)高(gao)的(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)生(sheng)理惰性、不會導(dao)致凝血的(de)突出特(te)性,因(yin)此(ci)(ci)在醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類的(de)方法(fa)很多,通(tong)常按(an)固化前的(de)形(xing)態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用(yong)單體(ti)的(de)不(bu)同,可分(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能(neng)和用(yong)途的(de)不(bu)同又可分(fen)為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵(tie)為催(cui)化(hua)(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升(sheng)到實(shi)用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)(de)基礎(chu)。從(cong)二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)(ye)化(hua)(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所(suo)和(he)企業(ye)(ye)陸(lu)續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷變成彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主要以高(gao)分子量(liang)的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要是各(ge)(ge)種類(lei)型(xing)的(de)(de)白炭黑,可(ke)使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降低成本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊(shu)的(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)(jia)入相應的(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種有(you)機過氧(yang)化(hua)物或(huo)加(jia)(jia)(jia)成反(fan)應催化(hua)劑(ji)。
加工(gong)成型方(fang)法如圖所示(shi)。一次硫(liu)化的目的是進行(xing)高分子(zi)鏈的交(jiao)(jiao)聯反應(ying);二次硫(liu)化的目的是進行(xing)補充(chong)交(jiao)(jiao)聯、驅(qu)除硫(liu)化劑分解產(chan)物(wu)和其(qi)他揮發性化合物(wu)以穩定硫(liu)化膠的各(ge)項性能。常(chang)用的設備有開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然(ran)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)一(yi)(yi)半,但(dan)在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持(chi)一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力(li)學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外(wai)線等(deng)十(shi)分穩定(ding),在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)(hua)學(xue)(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組織不粘連,具有(you)(you)抗(kang)凝血作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量(liang)
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達(da)到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀(guan)研天下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)主品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)主化,《2012年度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公(gong)務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿(gao))》為自(zi)主品(pin)(pin)牌擴大在政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場份額(e),為改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為主的(de)(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)面提供了保障。促進自(zi)主品(pin)(pin)牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提供有力保障。預測(ce)未來3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)年均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要的非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量(liang)的98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)價格(ge)的大(da)幅上漲,同時(shi)(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的生產(chan)技術方面取得(de)突(tu)破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的生產(chan)技術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目前我國(guo)已(yi)發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的價格(ge)從2011年(nian)起開始低于(yu)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規(gui)模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的市場空間,同時(shi)(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等其他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的消費(fei)。