硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和(he)氧原(yuan)子交(jiao)替構成,硅(gui)原(yuan)子上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡膠。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)橡膠主要由(you)含(han)甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節組(zu)成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡膠耐低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很(hen)突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長時間仍有(you)彈(dan)性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧氣透過率在(zai)合成聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡膠還(huan)具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血(xue)的(de)(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing)(xing)(xing),因(yin)此在(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的方法很多,通常按固化前的形態分(fen)為固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫度分(fen)為室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)單體(ti)(ti)的不同(tong),可(ke)分(fen)為甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能(neng)和用(yong)(yong)途的不同(tong)又可(ke)分(fen)為通用(yong)(yong)型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高(gao)(gao)溫型(xing)、高(gao)(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國以三(san)氯化鐵(tie)為催(cui)化劑合成的。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采用高比表面積的氣相法白炭黑(hei)補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到實用階段,奠(dian)定了現(xian)代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)的基礎(chu)。從(cong)二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成開(kai)始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國家有美國。俄羅(luo)斯、德國、日(ri)本、韓國和(he)中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化研究始于1957年,多家研究所和(he)企(qi)業(ye)陸續(xu)開(kai)發出(chu)各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠是指(zhi)聚硅氧(yang)烷變成彈(dan)(dan)性體(ti)的(de)(de)過程是經(jing)過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主要以(yi)高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)烷為生膠,混(hun)入補(bu)強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)(dan)性體(ti)。硅橡膠的(de)(de)補(bu)強(qiang)(qiang)主要是各種類型(xing)的(de)(de)白炭黑(hei),可使(shi)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降低(di)成本(ben)或(huo)改(gai)善膠料(liao)性能(neng)及賦予(yu)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各種特(te)殊(shu)的(de)(de)性能(neng),也加(jia)(jia)(jia)入相應的(de)(de)各種添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)(ji)(ji)。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)是各種有(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)或(huo)加(jia)(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的目的是進行(xing)(xing)高分(fen)(fen)子鏈(lian)的交聯反(fan)應;二(er)次硫(liu)化(hua)(hua)的目的是進行(xing)(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)(fen)解產物和其(qi)他揮發性(xing)化(hua)(hua)合(he)物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的各項性(xing)能(neng)。常用的設備(bei)有開放(fang)式煉膠(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空(kong)密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫環(huan)境下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保持(chi)一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯變化。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)化溫度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其(qi)(qi)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及紫外線等(deng)(deng)十(shi)分穩定,在不加任(ren)何(he)添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫下,其(qi)(qi)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧、二(er)氧化碳等(deng)(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有抗(kang)凝血作用(yong)(yong),對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特(te)別(bie)適合作為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)(ling)部件(jian)方(fang)面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可(ke)以大幅(fu)度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)(ling)部件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年度黨政機(ji)關公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大在政府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為改變(bian)目前國(guo)內(nei)政府采(cai)購(gou)以合資品(pin)(pin)牌(pai)(pai)產(chan)(chan)品(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供(gong)了保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)發展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供(gong)有力保障。預測未來3年,我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)(you)價格(ge)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲(zhang),同時(shi)我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)技(ji)術方面(mian)取(qu)得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)技(ji)術在2005年(nian)前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)公司(si)壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)已發展成為全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國(guo),這2個方面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格(ge)從(cong)2011年(nian)起開始低于(yu)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為廉(lian)價的(de)(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他(ta)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費。