硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)和(he)(he)氧原子交(jiao)替(ti)構成(cheng),硅(gui)原子上(shang)通(tong)常連有(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)機基(ji)團的橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和(he)(he)少量乙烯基(ji)的硅(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)的引入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)的引入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐(nai)溫及(ji)(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好(hao),一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu)(chu),在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍(shao)高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承受數(shu)周或更長時間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透過率在(zai)合成(cheng)聚合物中(zhong)是較高(gao)(gao)的。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導(dao)致凝(ning)血的突出(chu)(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類的方法很多,通(tong)常按(an)固化
前的形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化溫度分為(wei)室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)所用(yong)單(dan)體的不同(tong),可分為(wei)甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)性能和用(yong)途的不同(tong)又可分為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美(mei)國以三(san)氯(lv)化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高比表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)(neng)躍升到實用階(jie)段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國家(jia)有美(mei)國。俄羅(luo)斯、德國、日本、韓(han)國和中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究始(shi)于1957年(nian)(nian),多(duo)家(jia)研(yan)究所和企業陸(lu)續開發(fa)出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)(neng)力為135千噸(dun),其中高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫化硅(gui)橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚(ju)(ju)硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它(ta)主要以高分子量(liang)的(de)聚(ju)(ju)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主要是各(ge)種類型的(de)白炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十(shi)倍。有時(shi)為了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改(gai)善(shan)膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)入(ru)相應的(de)各(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)種有機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)物(wu)或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方(fang)法如圖所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)進行(xing)(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二(er)次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)進行(xing)(xing)補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常用(yong)的(de)(de)設(she)備有開(kai)放式(shi)煉膠(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊(shu)配(pei)方可達(da)-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外(wai)線等十分穩定,在不加任(ren)何添(tian)加劑的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia)(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等氣體的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體組(zu)織不粘連,具(ju)有抗凝血作用,對(dui)(dui)肌(ji)體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少(shao)。特別(bie)適合作為醫用材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的用(yong)量
據(ju)(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協(xie)會(hui)統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用量約達2.0萬(wan)t。根據(ju)(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有機(ji)(ji)硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)(de)用量,可以大(da)幅(fu)度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)用量水平的(de)(de)(de)提高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度(du)黨政機(ji)(ji)關(guan)公務用車(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品牌擴(kuo)大(da)在(zai)政府(fu)采購(gou)的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)內政府(fu)采購(gou)以合資品牌產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提供(gong)了保(bao)障(zhang)(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用提供(gong)有力(li)保(bao)障(zhang)(zhang)。預(yu)測未來3年,我國(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以年均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上(shang)漲(zhang),同(tong)時(shi)我國(guo)(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產技(ji)術方面(mian)取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產技(ji)術在(zai)2005年前被幾家跨國(guo)(guo)(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全(quan)球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第(di)1大(da)(da)(da)國(guo)(guo)(guo),這2個方面(mian)原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起(qi)開始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)(da)(da)規模替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)消費(fei)。