硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)(he)氧原子交(jiao)替(ti)構成,硅(gui)(gui)原子上通常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)和(he)(he)少(shao)量(liang)乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出(chu)(chu),在180℃下(xia)可長期工作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數周或(huo)更(geng)長時間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率在合成聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突(tu)出(chu)(chu)特性(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
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)分為固(gu)體硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫度(du)分為室(shi)溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體的(de)不同,可分為甲基乙烯基硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯(ben)基乙烯基硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用(yong)(yong)途的(de)不同又可分為通(tong)用(yong)(yong)型、超耐低溫型、超耐高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐油(you)型、醫用(yong)(yong)型等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面積(ji)的(de)(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技(ji)術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國家有美國。俄羅斯、德(de)國、日本、韓國和中國等。中國硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研(yan)(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)(yan)究(jiu)所和企業(ye)陸(lu)續開(kai)(kai)發(fa)出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千噸(dun),其(qi)中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫化硅(gui)橡膠
高溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚(ju)硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(wen)(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要以(yi)高分(fen)子量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等(deng),在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要是(shi)(shi)各種類型的(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)增加(jia)(jia)(jia)數(shu)十倍。有時為了(le)降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也(ye)加(jia)(jia)(jia)入(ru)相應(ying)的(de)(de)各種添加(jia)(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各種有機過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加(jia)工成(cheng)型(xing)方(fang)法(fa)如圖所示。一次(ci)(ci)硫(liu)化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進行高分(fen)(fen)子鏈的(de)(de)(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)(ci)硫(liu)化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進行補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化劑分(fen)(fen)解產(chan)物和其他揮(hui)發性(xing)化合(he)(he)物以(yi)穩定(ding)硫(liu)化膠的(de)(de)(de)各項(xiang)性(xing)能。常用的(de)(de)(de)設備有開放(fang)式(shi)煉膠機、捏合(he)(he)機及(ji)真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為-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)(neng)(neng)優異。這對航空、宇航工業的(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外線等十(shi)分(fen)穩(wen)定,在不(bu)加任何添(tian)加劑的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia),就具有優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等氣(qi)(qi)體的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具有抗凝(ning)血作用,對肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)(te)別適合作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)(chan)銷(xiao)分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同比(bi)分(fen)別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根(gen)據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)(de)用量(liang),可以大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全性(xing)能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)(chan)量(liang)和單車(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)零部件(jian)實現自主(zhu)化,《2012年度(du)黨政(zheng)(zheng)機關公務用車(che)選用車(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)(zheng)府采(cai)購(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)改變目(mu)前國內政(zheng)(zheng)府采(cai)購(gou)(gou)以合資品(pin)牌產(chan)(chan)(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)局面提供(gong)(gong)了保障。促進自主(zhu)品(pin)牌發(fa)展,國產(chan)(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠的(de)(de)(de)(de)(de)應用提供(gong)(gong)有(you)力保障。預測未(wei)來3年,我(wo)國室溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)行業(ye)(ye)將以年均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量(liang)的(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)油價(jia)格的(de)大(da)(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原(yuan)(yuan)料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生(sheng)產(chan)技術方面取得突(tu)破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)2005年前被幾家跨國(guo)公司壟斷(duan),但(dan)目前我國(guo)已(yi)發展成(cheng)為全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大(da)(da)國(guo),這2個方面原(yuan)(yuan)因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格從(cong)2011年起開(kai)始低于石(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)油基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替代石(shi)油基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場空間,同時(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)消(xiao)費(fei)。