硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)和氧(yang)原子交替構(gou)成(cheng)(cheng)(cheng),硅(gui)原子上(shang)通常連有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠主要由含(han)甲(jia)基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入可提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)(wen)性能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入則可提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐溫(wen)(wen)及耐油性能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠耐低溫(wen)(wen)性能(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引(yin)(yin)入苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐熱性能(neng)也(ye)很突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承(cheng)受(shou)數周或更長時(shi)間仍有(you)(you)彈性,瞬時(shi)可耐300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)透氣(qi)性好(hao),氧(yang)氣(qi)透過率在(zai)(zai)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠還具有(you)(you)生理惰性、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)突出特(te)性,因此在(zai)(zai)醫(yi)用(yong)(yong)領域應用(yong)(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分類的(de)方法很(hen)多,通常按固化(hua)前的(de)形態分為(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化(hua)溫度分為(wei)(wei)室(shi)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按所(suo)用(yong)單體(ti)的(de)不(bu)同(tong)(tong),可分為(wei)(wei)甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯(ben)基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途的(de)不(bu)同(tong)(tong)又可分為(wei)(wei)通用(yong)型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油(you)型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期(qi)是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研(yan)制成(cheng)(cheng)(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的性能躍升到(dao)實用(yong)階(jie)段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術的基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的工業化(hua)研(yan)究(jiu)(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)(jiu)所和企業陸續開發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)(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
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧烷變(bian)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型的(de)(de)。它主要(yao)以高分子量(liang)的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯(xi)基硅氧烷為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補強填料、硫(liu)化劑(ji)(ji)等,在加熱加壓下(xia)硫(liu)化成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)的(de)(de)補強主要(yao)是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)強度增加數十倍。有(you)時為(wei)了(le)降(jiang)低成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化膠(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也加入(ru)相(xiang)應的(de)(de)各(ge)種添加劑(ji)(ji)。硫(liu)化劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)種有(you)機過氧化物(wu)或(huo)加成(cheng)反應催化劑(ji)(ji)。
加(jia)工成型方法如(ru)圖所示。一次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行高分子鏈的(de)交聯(lian)反應;二次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行補充交聯(lian)、驅除(chu)硫化(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定(ding)硫化(hua)膠的(de)各(ge)項性能。常(chang)用的(de)設備(bei)有(you)開放式煉膠機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是(shi)天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)(you)異。這對(dui)航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十(shi)分穩定(ding),在(zai)不(bu)(bu)加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)(you)(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)(you)于(yu)通(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織不(bu)(bu)粘連,具(ju)(ju)有(you)(you)(you)抗(kang)凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適(shi)合(he)作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)(wan)輛(liang),同比(bi)分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)新研究,增加有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大(da)幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)增加。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿(gao))》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴(kuo)大(da)在政府采(cai)購(gou)的(de)(de)市(shi)場份(fen)額,為(wei)改變(bian)目(mu)前國(guo)內(nei)政府采(cai)購(gou)以合(he)資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)局(ju)面提供了保(bao)(bao)障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保(bao)(bao)障(zhang)。預(yu)測未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將(jiang)以年(nian)均20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)非石(shi)油基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)油基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)98%。但因(yin)(yin)為石(shi)油價格(ge)的(de)大(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術方(fang)面取得(de)突(tu)破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年前(qian)被幾家跨國公司(si)壟斷,但目前(qian)我國已發展成(cheng)(cheng)為全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大(da)國,這(zhe)2個(ge)方(fang)面原因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價格(ge)從2011年起(qi)開始低于石(shi)油基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)油基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓(tuo)展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費。