硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基團(tuan)的(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲(jia)基和(he)少(shao)量乙(yi)烯基的(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節(jie)組成。苯(ben)基的(de)引入可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基及氰(qing)基的(de)引入則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐溫(wen)及耐油(you)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引入苯(ben)基后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出(chu),在180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也(ye)能(neng)承受(shou)數(shu)周或更長時間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透過率在合成聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導致凝(ning)血(xue)的(de)突(tu)出(chu)特(te)性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要(yao)品種
硅橡膠分類的方法很多,通(tong)常按固化
前的(de)形(xing)態(tai)分(fen)(fen)為(wei)(wei)固體硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的(de)不同,可分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性(xing)能和用(yong)途的(de)不同又(you)可分(fen)(fen)為(wei)(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是由美國(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑合(he)成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產品問世。1948年(nian),采用高比表(biao)面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研制(zhi)成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)性(xing)能(neng)躍升到實用階段,奠(dian)定(ding)了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產技術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開始生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)工業化(hua)研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所和(he)企業陸(lu)續(xu)開發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產能(neng)力為135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫(wen)膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅氧(yang)烷變成彈(dan)性體的(de)(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化成型的(de)(de)(de)(de)。它主要以高(gao)分子量(liang)的(de)(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)化劑(ji)(ji)等,在加熱(re)加壓下硫(liu)化成彈(dan)性體。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)補強主要是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)(de)白炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度增加數十(shi)倍。有時為(wei)了降(jiang)低(di)成本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦予硫(liu)化膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)(de)性能,也(ye)加入相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加劑(ji)(ji)。硫(liu)化劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有機過(guo)氧(yang)化物或加成反應催化劑(ji)(ji)。
加(jia)工成型(xing)方(fang)法如圖所示(shi)。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產(chan)物(wu)和其他(ta)揮發性化(hua)合物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備(bei)有開放(fang)式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度(du)一般(ban)為-70~-50℃,特殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫(zi)外線(xian)等(deng)(deng)十分穩定,在不加任何(he)添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透過(guo)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連(lian),具(ju)有(you)(you)抗凝血作用(yong),對肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特別(bie)適(shi)合(he)作為醫用(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽車(che)(che)工業(ye)協會統(tong)計,2012年(nian),汽車(che)(che)產銷分(fen)別達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分(fen)別增長4.63%和(he)4.33%,汽車(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)用量(liang)約達2.0萬t。根據觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)新研(yan)究(jiu),增加有(you)機硅材料(liao)在(zai)汽車(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)用量(liang),可以(yi)(yi)大(da)幅度(du)提高汽車(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此,汽車(che)(che)產量(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)提高都將推動汽車(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)增加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽車(che)(che)發展,關鍵(jian)汽車(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機關公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見(jian)稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)市場(chang)份(fen)額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為主(zhu)的(de)(de)局(ju)面提供(gong)了保障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)(guo)產汽車(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮(rong)將為汽車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用提供(gong)有(you)力(li)保障(zhang)。預(yu)測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)在(zai)汽車(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)油價(jia)格的(de)(de)大幅上漲,同時我國(guo)在硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有(you)(you)機硅單體(ti)(ti)的(de)(de)生產(chan)(chan)技術方面取得突破(po),有(you)(you)機硅單體(ti)(ti)的(de)(de)生產(chan)(chan)技術在2005年前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球有(you)(you)機硅單體(ti)(ti)第1大國(guo),這2個方面原(yuan)因(yin)使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為大宗(zong)石(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開始大規模(mo)替(ti)代石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極(ji)大拓展(zhan)有(you)(you)機硅產(chan)(chan)業的(de)(de)市場(chang)空(kong)間,同時將帶動(dong)硅油、硅烷偶(ou)聯劑(ji)和硅樹脂等(deng)其他(ta)有(you)(you)機硅產(chan)(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。