硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)原子上通常連有兩個有機(ji)基團(tuan)的(de)(de)(de)橡膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)主(zhu)要由含甲基和少(shao)量乙烯(xi)基的(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng),三氟丙基及(ji)氰(qing)基的(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)良好,一般在-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工(gong)作。引入(ru)苯基后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性能(neng)(neng)(neng)也很突出(chu),在180℃下可(ke)(ke)長(chang)(chang)期(qi)工(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受(shou)數(shu)周(zhou)或更長(chang)(chang)時(shi)間仍有彈性,瞬(shun)時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過(guo)率在合成聚合物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡膠(jiao)還具有生理惰性、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性,因此在醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡膠分類的(de)方法很多,通(tong)常按固(gu)化
前的形(xing)態分(fen)為固(gu)體(ti)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和(he)液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單(dan)體(ti)的不(bu)同(tong),可(ke)分(fen)為甲(jia)基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基苯基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅,腈(jing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等;按(an)性(xing)能和(he)用途的不(bu)同(tong)又(you)可(ke)分(fen)為通(tong)用型(xing)(xing)(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)(xing)、醫(yi)用型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑(ji)合成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用高比(bi)表(biao)面(mian)積的(de)(de)(de)氣(qi)相(xiang)法(fa)白炭(tan)黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產技(ji)術的(de)(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開始(shi)生產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業化研(yan)(yan)究始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研(yan)(yan)究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產能(neng)力為135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅氧烷(wan)變(bian)成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)過程是經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它主要(yao)以高(gao)分子(zi)量的(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主要(yao)是各種(zhong)類型的(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相(xiang)應的(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是各種(zhong)有機(ji)過氧化(hua)物或加(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)劑。
加工成型(xing)方(fang)法(fa)如圖(tu)所示。一次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行(xing)高分(fen)子鏈(lian)的(de)交聯(lian)反應;二次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常(chang)用的(de)設備有(you)開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征(zheng)是高溫(wen)(wen)穩定性,雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌性、回彈性和(he)表(biao)面硬度,且力學(xue)性能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)(deng)(deng)十分穩定,在不加(jia)任(ren)何添(tian)加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)情(qing)況下(xia),就(jiu)具(ju)(ju)有優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)絕緣性能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性和(he)耐(nai)(nai)電弧(hu)性也(ye)非常好。(5)物(wu)理機械性能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)理機械性能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理機械性能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學(xue)試劑(ji)(ji)性。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等(deng)(deng)(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透過性能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)(deng)(deng)氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰(duo)性。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體組織不粘連,具(ju)(ju)有抗凝(ning)血作用,對肌體組織的(de)(de)反應性非常少。特(te)別適合(he)作為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協(xie)會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研天下的新(xin)研究,增(zeng)加有機硅(gui)材料(liao)在汽(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方(fang)面的用(yong)量(liang),可以(yi)大幅度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)的安(an)全性(xing)能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的提(ti)(ti)高(gao)都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求的增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)的汽(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨(dang)政(zheng)機關公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)擴大在政(zheng)府(fu)采購(gou)的市場(chang)份額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內(nei)政(zheng)府(fu)采購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主的局面提(ti)(ti)供了(le)保障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的繁榮將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠的應用(yong)提(ti)(ti)供有力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要(yao)的(de)(de)非石油基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約占非石油基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消(xiao)(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石油價格(ge)的(de)(de)大幅上漲(zhang),同時(shi)(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)關鍵原料有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術方面(mian)取得突破,有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術在2005年(nian)(nian)前被幾家跨國公(gong)司(si)壟(long)斷,但目前我國已(yi)發展成(cheng)為(wei)全球有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)第1大國,這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)價格(ge)從(cong)2011年(nian)(nian)起開始(shi)(shi)低于(yu)石油基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約為(wei)大宗石油基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并開始(shi)(shi)大規(gui)模(mo)替(ti)代石油基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將極大拓展有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)(shi)將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)樹脂(zhi)等其他(ta)有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)(xiao)費。