硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上(shang)通常(chang)連有兩(liang)個有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和(he)少(shao)量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)后(hou),可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu),在(zai)180℃下可長期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長時(shi)間仍有彈性(xing),瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透過率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing),因此在(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類的(de)方法很多,通常(chang)按固化
前的形態分(fen)為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體的不同(tong),可分(fen)為(wei)甲基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和用途(tu)的不同(tong)又可分(fen)為(wei)通用型、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型、超耐(nai)高溫(wen)(wen)型、高強(qiang)力型、耐(nai)油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為催(cui)化劑合(he)成的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采用高比(bi)表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)(neng)躍升到(dao)實用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎(chu)。從(cong)二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)烷合(he)成開始(shi)生產(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研(yan)(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年,多家(jia)研(yan)(yan)究(jiu)所和企業(ye)陸(lu)續開發(fa)出各(ge)種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)(neng)力為135千噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)過程是經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主要以高(gao)分子量的(de)聚(ju)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強主要是各種類(lei)型(xing)的(de)白(bai)炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度增加(jia)數(shu)十(shi)倍。有時為了降低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊(shu)的(de)性能(neng),也加(jia)入相應(ying)的(de)各種添(tian)加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各種有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如(ru)圖所示。一次硫化的(de)目(mu)的(de)是進行高(gao)分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)(lian)反應;二次硫化的(de)目(mu)的(de)是進行補(bu)充交(jiao)聯(lian)(lian)、驅除硫化劑分解(jie)產物和(he)其他揮(hui)發性化合物以穩(wen)定(ding)硫化膠(jiao)的(de)各(ge)項性能。常用的(de)設(she)備有開放(fang)式煉膠(jiao)機、捏合機及(ji)真(zhen)空密煉機。
主要性能(neng)
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半(ban),但在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)度一般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可(ke)達-100℃,表(biao)明其(qi)(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫(zi)外線等(deng)十分穩(wen)定,在不加任何(he)添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物(wu)(wu)(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)(qi)物(wu)(wu)(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人(ren)體組織不粘連,具(ju)(ju)有(you)(you)抗凝(ning)血作(zuo)用,對肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適(shi)合作(zuo)為(wei)醫用材料。
硅橡膠(jiao)的用量(liang)
據中國汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根(gen)據觀(guan)研(yan)天(tian)下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可(ke)以大(da)幅度提(ti)高(gao)(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)都將(jiang)(jiang)(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)(gui)橡膠需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國家鼓(gu)勵(li)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)(ji)關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見(jian)稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌擴(kuo)大(da)在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國內政(zheng)府采購以合(he)資品牌產(chan)品為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品牌發展(zhan),國產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有力保障。預測(ce)未來3年(nian),我國室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)(jiang)(jiang)以年(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石(shi)油(you)價格(ge)(ge)的(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產技術方面取得(de)突破,有(you)(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產技術在2005年(nian)前被(bei)幾家跨國(guo)公(gong)司(si)壟(long)斷,但目前我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)第(di)1大(da)國(guo),這2個(ge)方面原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格(ge)(ge)從2011年(nian)起開始低(di)于石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉(lian)價的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)有(you)(you)機硅(gui)產業的(de)(de)市(shi)場空間,同時將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他(ta)有(you)(you)機硅(gui)產品的(de)(de)消費。