硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)(zi)上(shang)通(tong)常連(lian)有兩個有機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)則可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)耐低溫性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可長(chang)期(qi)工作,稍(shao)高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長(chang)時間(jian)仍有彈性(xing)(xing),瞬時可耐300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)(tou)過率在(zai)合成聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)(xing)、不(bu)會(hui)導致凝血(xue)的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因(yin)此(ci)(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主(zhu)要品種
硅橡膠分類的方法很多,通常(chang)按固化
前的形態分(fen)(fen)為(wei)固體硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度(du)分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體的不同,可分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基乙(yi)烯基硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基苯(ben)基乙(yi)烯基硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按(an)性能和用途的不同又可分(fen)(fen)為(wei)通用型、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型、超(chao)耐高溫(wen)(wen)型、高強力型、耐油型、醫用型等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發(fa)展史
硅橡膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅橡膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世(shi)。1948年(nian),采用(yong)高比表面積的(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)硅橡膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使(shi)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技(ji)術的(de)基(ji)(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)(ji)二氯(lv)硅烷合(he)成(cheng)開(kai)(kai)始生(sheng)產硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研究始于1957年(nian),多家研究所(suo)和企業陸續開(kai)(kai)發出(chu)各種硅橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子(zi)量(liang)的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強填料、硫(liu)化(hua)劑等(deng),在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強主(zhu)要是(shi)各種(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增加數(shu)十(shi)倍。有時(shi)為了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及(ji)賦予(yu)硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加入(ru)相應的(de)(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)各種(zhong)(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈(lian)的(de)(de)交聯反應(ying);二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行(xing)補(bu)充交聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分解(jie)產物和其(qi)他揮發(fa)性化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)各(ge)項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠機、捏合機及真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些(xie)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度(du),且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫外(wai)線等十分穩定(ding)(ding)(ding),在不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別(bie)適(shi)合作為醫(yi)用(yong)(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用量(liang)
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會(hui)統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)用量約達(da)(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天下(xia)的(de)新(xin)研(yan)究,增加有(you)機硅(gui)(gui)(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)(jian)方面的(de)用量,可以(yi)(yi)大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安(an)全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用量水平的(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)增加。國(guo)(guo)家鼓勵(li)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan)(zhan),關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)(jian)實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨(dang)政(zheng)機關公務用車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見(jian)稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴大(da)在(zai)政(zheng)府采購的(de)市場份額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購以(yi)(yi)合(he)資(zi)品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)局面提(ti)供了保障。促(cu)進(jin)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發展(zhan)(zhan),國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應(ying)用提(ti)供有(you)力保障。預測(ce)未(wei)來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均(jun)20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)價格(ge)的(de)大(da)幅(fu)上漲,同時(shi)我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵(jian)原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)(shu)方(fang)面取得(de)突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)(shu)在2005年前(qian)被幾家(jia)跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已發(fa)展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國,這2個(ge)方(fang)面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格(ge)從(cong)2011年起(qi)開始低于石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)市場空間,同時(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費。