硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧原子(zi)交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機(ji)基團(tuan)的(de)(de)橡膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)主要由含甲基和(he)少量(liang)乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)。苯(ben)(ben)基的(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng),三氟(fu)丙(bing)基及(ji)氰基的(de)(de)引(yin)入則可(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油(you)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)(ben)基后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu),在(zai)(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍高于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透過率在(zai)(zai)合成(cheng)聚合物中是較高的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰(duo)性(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)突出(chu)特性(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很多,通(tong)常(chang)按(an)固(gu)化
前的(de)(de)形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)硫(liu)化溫(wen)度(du)分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體(ti)的(de)(de)不同,可分為(wei)甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按(an)(an)性能和用(yong)途的(de)(de)不同又可分為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)(mei)國(guo)以三氯(lv)(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高比表面積的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補(bu)強(qiang)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能(neng)躍(yue)升(sheng)到(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二甲(jia)基(ji)二氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)家(jia)有(you)美(mei)(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工(gong)業化(hua)研究始(shi)于(yu)1957年,多家(jia)研究所和企(qi)業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅氧(yang)烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要以高分子量(liang)的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混(hun)入補(bu)強填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強主要是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數(shu)十(shi)倍(bei)。有時(shi)為了(le)降(jiang)低成(cheng)(cheng)本(ben)或(huo)改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性能,也(ye)加(jia)入相應(ying)的(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方法(fa)如圖所(suo)示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分子(zi)鏈的(de)交(jiao)聯反應(ying);二次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除(chu)硫(liu)化(hua)劑(ji)分解產(chan)物和(he)其(qi)他(ta)揮發性(xing)化(hua)合(he)物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設備有開放式煉膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)。
主(zhu)要(yao)性能(neng)
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)穩定性(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)度(du)(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對航(hang)空、宇(yu)航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等十分穩定,在(zai)不加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)(wu)味,無(wu)(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織(zhi)不粘(zhan)連,具(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)量約(yue)達2.0萬t。根(gen)據觀研(yan)天(tian)下(xia)的(de)新研(yan)究(jiu),增加有機硅材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方(fang)面的(de)用(yong)(yong)量,可以(yi)大(da)幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安(an)全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水(shui)平的(de)提(ti)高都(dou)將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業對硅橡膠(jiao)需(xu)求的(de)增加。國(guo)家鼓勵(li)自主(zhu)品牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨(dang)政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(lu)(征求意見(jian)稿)》為(wei)自主(zhu)品牌(pai)擴大(da)在政府采(cai)購(gou)(gou)的(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前國(guo)內(nei)政府采(cai)購(gou)(gou)以(yi)合資品牌(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)局面提(ti)供了保障。促進(jin)自主(zhu)品牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力保障。預測未來3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)非石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)油價(jia)(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方面取得(de)突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這2個方面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)(jia)格(ge)從2011年起開始(shi)低于石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)(da)宗石(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模(mo)替代(dai)石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極(ji)大(da)(da)拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場(chang)空間(jian),同(tong)時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。