硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)和(he)(he)氧(yang)(yang)原(yuan)子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上通(tong)常連(lian)有兩(liang)個(ge)有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和(he)(he)少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更(geng)長時間仍有彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧(yang)(yang)氣透過率在(zai)合(he)(he)成(cheng)聚合(he)(he)物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生(sheng)理惰性(xing)、不(bu)會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing),因此(ci)在(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要(yao)品(pin)種
硅橡(xiang)膠(jiao)分類的方法很多(duo),通(tong)常按固化(hua)前(qian)的形(xing)態分為固體硅橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)度(du)分為室溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao);按所用單體的不同,可分為甲(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和(he)用途(tu)的不同又(you)可分為通(tong)用型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由(you)美(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合成(cheng)(cheng)的。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用(yong)高比表(biao)面積的氣相法白炭(tan)黑補強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)(cheng)功(gong),使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能躍升到實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技術的基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷(wan)合成(cheng)(cheng)開始生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業(ye)化研(yan)究始于1957年,多家研(yan)究所和企業(ye)陸續開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力(li)為135千噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它(ta)主(zhu)要(yao)以(yi)高(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)(qiang)填(tian)料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱(re)加壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)(qiang)主(zhu)要(yao)是各種類型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加數十倍。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種特殊的(de)(de)性(xing)能,也加入(ru)相應的(de)(de)各種添加劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各種有(you)機過氧化(hua)物或(huo)加成(cheng)反應催(cui)化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法如圖所示(shi)。一次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的目(mu)的是進(jin)行高分子鏈(lian)的交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的目(mu)的是進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)合物(wu)以穩定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)膠的各(ge)項(xiang)性(xing)能。常用的設備有(you)開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特(te)(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩(wen)(wen)定(ding),在不(bu)加(jia)任何(he)添加(jia)劑(ji)的(de)情況下,就具(ju)有(you)(you)優良的(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)的(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)(ti)(ti)組(zu)織不(bu)粘(zhan)連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)(ti)(ti)組(zu)織的(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)(te)別適(shi)合(he)作為醫用(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用(yong)量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研天下的(de)(de)新研究,增加有(you)機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量,可以大幅度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)量水(shui)平的(de)(de)提高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)(zi)主品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現(xian)自(zi)(zi)(zi)主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿(gao))》為(wei)自(zi)(zi)(zi)主品牌擴大在政(zheng)府(fu)采購的(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目前(qian)國(guo)內政(zheng)府(fu)采購以合(he)資品牌產(chan)品為(wei)主的(de)(de)局面提供(gong)了保障(zhang)。促(cu)進自(zi)(zi)(zi)主品牌發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)提供(gong)有(you)力保障(zhang)。預(yu)測未(wei)來(lai)3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)均(jun)20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的非(fei)石(shi)(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的98%。但(dan)(dan)因為石(shi)(shi)(shi)油價(jia)格的大幅上漲,同(tong)時(shi)我國在(zai)(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的關(guan)鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的生(sheng)產技術(shu)方(fang)(fang)面取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的生(sheng)產技術(shu)在(zai)(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷(duan),但(dan)(dan)目(mu)前(qian)我國已發(fa)展成(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大國,這2個方(fang)(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的價(jia)格從2011年起開(kai)始低(di)于(yu)石(shi)(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大宗(zong)石(shi)(shi)(shi)油基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大規模替(ti)代石(shi)(shi)(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的市場空間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的消(xiao)費。