硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構(gou)成,硅原(yuan)子(zi)上通(tong)常連有(you)(you)兩(liang)個(ge)有(you)(you)機基團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要(yao)由含甲基和少量(liang)乙烯(xi)基的(de)(de)(de)硅氧(yang)鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)引(yin)入可提(ti)(ti)高(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)高(gao)、低溫性(xing)能,三氟丙基及(ji)氰基的(de)(de)(de)引(yin)入則可提(ti)(ti)高(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油性(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)(nai)低溫性(xing)能良好(hao),一般在-55℃下仍能工作(zuo)。引(yin)入苯基后,可達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能也很突出,在180℃下可長期工作(zuo),稍高(gao)于(yu)200℃也能承受數周或更(geng)長時(shi)(shi)間(jian)仍有(you)(you)彈性(xing),瞬(shun)時(shi)(shi)可耐(nai)(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在合成聚合物中(zhong)是(shi)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)。此外(wai),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的(de)方法很(hen)多,通(tong)常按固化
前的形態分(fen)(fen)為(wei)(wei)固體硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)單體的不同(tong),可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和(he)用(yong)途的不同(tong)又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)通(tong)用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)(xing)、超(chao)耐高(gao)(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)(gao)強力(li)型(xing)(xing)、耐油(you)型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠早(zao)期是由美國以(yi)三氯化鐵(tie)為催(cui)化劑合成的。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠產(chan)品問世。1948年,采用高比表(biao)面(mian)積的氣相(xiang)法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠研制成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的性能躍升到實用階(jie)段,奠定(ding)了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠生(sheng)產(chan)技(ji)術的基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的國家有美國。俄羅(luo)斯(si)、德國、日本(ben)、韓國和(he)中(zhong)國等(deng)。中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的工業(ye)化研究始于1957年,多(duo)家研究所和(he)企業(ye)陸續開發出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠。到2003年底,中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠生(sheng)產(chan)能力為135千(qian)噸,其中(zhong)高溫(wen)膠100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠是指聚(ju)硅氧烷(wan)(wan)變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過(guo)程是經(jing)過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)。它主要以高分子量(liang)的(de)(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧烷(wan)(wan)為生膠,混入(ru)補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅橡膠的(de)(de)(de)補強主要是各(ge)種類型(xing)(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數(shu)十(shi)倍(bei)。有(you)時為了(le)降低成(cheng)本或改(gai)善(shan)膠料性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入(ru)相應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有(you)機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法(fa)如圖所示。一(yi)次硫(liu)化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)(de)交(jiao)聯反應(ying);二次硫(liu)化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑分解產物(wu)和其他揮(hui)發性(xing)化合物(wu)以穩定硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)(de)設備有開(kai)放(fang)式煉膠(jiao)機(ji)(ji)、捏(nie)合機(ji)(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)(ji)。
主要性能(neng)
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia)(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)面硬度,且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表(biao)明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)十(shi)分穩(wen)(wen)定(ding),在(zai)不加任何(he)添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其物理(li)(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學(xue)試(shi)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)。普(pu)通(tong)(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)(ti)組織不粘連,具(ju)有抗凝(ning)血作用,對肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非(fei)常少。特別(bie)適合(he)作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研天(tian)下的新研究(jiu),增(zeng)(zeng)(zeng)加有機硅(gui)(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的用(yong)(yong)量,可以大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的提(ti)高(gao)都將推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)需(xu)求(qiu)的增(zeng)(zeng)(zeng)加。國家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)的市場份額,為改變(bian)目前國內政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)的局面提(ti)供了保障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的繁(fan)榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的應用(yong)(yong)提(ti)供有力保障。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我(wo)國室(shi)溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以年(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠是(shi)重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同時(shi)我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術方(fang)面(mian)取得(de)突破(po),有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被幾(ji)家跨國公司壟斷,但目前我國已發展(zhan)(zhan)成(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球(qiu)有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第(di)1大(da)(da)國,這(zhe)2個方(fang)面(mian)原因使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)價格(ge)從2011年起(qi)開始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為(wei)(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉價的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將極大(da)(da)拓展(zhan)(zhan)有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場(chang)空間(jian),同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。