硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)(yang)原(yuan)子(zi)(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引入可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)引入則可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)作。引入苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下可長(chang)期(qi)工(gong)作,稍高于200℃也能(neng)(neng)承受數周或(huo)更長(chang)時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)(yang)氣透過(guo)率在(zai)合成(cheng)聚合物中(zhong)是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很多,通常按固化
前(qian)的形態分(fen)為(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)所用單體(ti)的不同,可分(fen)為(wei)(wei)甲(jia)(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)(jia)基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性(xing)能(neng)和(he)用途的不同又(you)可分(fen)為(wei)(wei)通用型、超耐(nai)(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)(nai)高溫(wen)型、高強力(li)型、耐(nai)(nai)油型、醫用型等等。
發展(zhan)史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)以(yi)三氯(lv)(lv)化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成的(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采(cai)用高比表面(mian)積(ji)的(de)氣相法白炭黑(hei)補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功(gong),使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)實用階(jie)段,奠(dian)定了現代(dai)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)(lv)硅烷合成開始生(sheng)產硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化(hua)研究始于1957年(nian),多家研究所和企業陸續開發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化硅橡(xiang)膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅氧烷變成彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的(de)(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高(gao)分子量(liang)的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)(qiang)主要(yao)是(shi)各種類型的(de)(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加數十倍。有(you)(you)時為(wei)了(le)降低成本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)(xing)能(neng)及賦予(yu)硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種特(te)殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也加入相應的(de)(de)(de)各種添加劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)各種有(you)(you)機(ji)過氧化(hua)物或(huo)加成反應催化(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖(tu)所示。一次硫化(hua)的目的是(shi)進(jin)行高分(fen)子鏈的交(jiao)聯反(fan)應(ying);二次硫化(hua)的目的是(shi)進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分(fen)解產物和其他揮發(fa)性化(hua)合(he)物以穩定硫化(hua)膠的各項性能(neng)。常用的設備(bei)有開放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空(kong)密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)特(te)(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配(pei)方可達(da)-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑的(de)情況下(xia),就具有優(you)良(liang)的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異的(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等(deng)的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)組織不粘(zhan)連,具有抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別適合(he)作(zuo)為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用量約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增加有(you)機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用量,可以(yi)大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用量水(shui)平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)(jian)實(shi)現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關(guan)公(gong)務用車(che)(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(lu)(征(zheng)求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴(kuo)大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)(fu)采購的(de)(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內(nei)政(zheng)府(fu)(fu)采購以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保障(zhang)。促進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用提(ti)供(gong)有(you)力保障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)室(shi)溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同時(shi)我(wo)國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)原料(liao)有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產技術方面(mian)取得突破,有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)(nian)前被(bei)幾家跨(kua)國公司(si)壟斷,但目前我(wo)國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國,這2個方面(mian)原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)(nian)起開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大規模替(ti)代(dai)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大拓展(zhan)有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。