硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一(yi)般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工作,稍高于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長(chang)時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是(shi)較高的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此在(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠分類(lei)的(de)(de)方法很多,通常按固化(hua)(hua)前(qian)的(de)(de)形態分為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按硫化(hua)(hua)溫(wen)度分為室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按所用(yong)單體的(de)(de)不同,可分為甲基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基苯(ben)基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按性(xing)能和(he)用(yong)途的(de)(de)不同又可分為通用(yong)型(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)氣(qi)相法白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功(gong),使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生(sheng)產(chan)(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有(you)美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研究(jiu)始于1957年(nian),多家研究(jiu)所和企(qi)業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)能(neng)力為(wei)135千(qian)(qian)噸,其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)(qian)噸。
高溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈性體(ti)的過(guo)程是(shi)(shi)經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的。它主要(yao)以高分子量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao),混入(ru)補(bu)強填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在加熱加壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的補(bu)強主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型的白(bai)炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的強度增加數(shu)十倍。有(you)時(shi)為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特(te)殊的性能,也加入(ru)相(xiang)應(ying)的各(ge)種(zhong)(zhong)添加劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物或加成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示(shi)。一(yi)次硫(liu)化的(de)目的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯反應(ying);二次硫(liu)化的(de)目的(de)是進行補充交(jiao)聯、驅除(chu)硫(liu)化劑分(fen)解(jie)產(chan)物(wu)和其他(ta)揮發性化合物(wu)以穩定硫(liu)化膠的(de)各項性能。常用的(de)設(she)備(bei)有(you)開放式煉膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban),但在(zai)(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等十分(fen)穩定,在(zai)(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具有(you)(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人(ren)體組織(zhi)不(bu)粘(zhan)連(lian),具有(you)(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適合作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到(dao)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)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡膠的(de)用(yong)量約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研天下(xia)的(de)新(xin)研究,增加有機硅(gui)(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)(mian)的(de)用(yong)量,可以(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)提高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡膠需求的(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政機關公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政府(fu)采購(gou)的(de)市場份額,為(wei)改變目前(qian)國(guo)內政府(fu)采購(gou)以(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局面(mian)(mian)提供了保障。促進(jin)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)(fa)展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)應(ying)用(yong)提供有力保障。預測(ce)未來3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)年均20%增長。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約占非石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石油(you)(you)價格(ge)(ge)的(de)(de)(de)大幅上漲,同(tong)時(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有(you)(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)方(fang)面(mian)取(qu)得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)在2005年前(qian)被幾家跨國公司壟(long)斷,但目前(qian)我國已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)第1大國,這(zhe)2個(ge)方(fang)面(mian)原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)價格(ge)(ge)從2011年起開(kai)始(shi)低于石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約為(wei)大宗石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并開(kai)始(shi)大規(gui)模替代石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將極大拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)空間,同(tong)時(shi)將帶(dai)動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他(ta)有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)消費(fei)。