硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)(lian)由硅(gui)(gui)和(he)氧原子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩個有(you)機基團的(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲(jia)基和(he)少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)(lian)節(jie)組(zu)成。苯(ben)基的(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙基及氰(qing)基的(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)能良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能工(gong)作。引入(ru)苯(ben)基后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能也(ye)很突(tu)出(chu),在180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也(ye)能承受數周(zhou)或更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)耐300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率(lv)在合(he)成聚合(he)物(wu)中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)特(te)性(xing)(xing),因此在醫(yi)用領域應用廣(guang)泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分(fen)類的方法很多,通常(chang)按(an)固(gu)化(hua)
前(qian)的(de)形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分為(wei)室(shi)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)(yong)單體的(de)不同,可分為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯(xi)(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯(xi)(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性(xing)能和用(yong)(yong)途(tu)的(de)不同又可分為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)(xing)、超耐低(di)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由(you)美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯(lv)化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑(ji)合(he)成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問(wen)世(shi)。1948年,采用高比表面積的(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用階段,奠定(ding)了現代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研究(jiu)始于1957年,多家(jia)研究(jiu)所和企業(ye)陸續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅橡膠
高溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠是指聚硅氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)過程是經過高溫(wen)(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高分子(zi)量(liang)的(de)聚甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠,混入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅橡膠的(de)補強(qiang)主要是各(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)強(qiang)度(du)增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)本或(huo)改善膠料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)(ji)。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)是各(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)。
加工成型(xing)方(fang)法如圖(tu)所示。一次硫化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)(de)(de)(de)交聯反(fan)應;二次硫化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)是進行補充交聯、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)(de)(de)各項性(xing)能。常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅(jin)是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且(qie)力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這(zhe)對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等十分穩(wen)定(ding)(ding),在(zai)(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體(ti)組(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)有(you)抗(kang)凝血作(zuo)(zuo)用(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別(bie)適(shi)合(he)作(zuo)(zuo)為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同(tong)比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)膠的用量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的新研究,增(zeng)加有機硅材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)零部(bu)件方面(mian)的用量(liang),可以(yi)大(da)幅度提高汽(qi)車(che)(che)的安(an)全(quan)性能,因此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)(che)用量(liang)水平的提高都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠需求的增(zeng)加。國家鼓勵(li)自主(zhu)品(pin)牌的汽(qi)車(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關(guan)公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌擴大(da)在(zai)政(zheng)府采(cai)購的市場(chang)份額,為改變目前(qian)國內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合資品(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)為主(zhu)的局(ju)面(mian)提供了(le)保(bao)(bao)障。促(cu)進自主(zhu)品(pin)牌發(fa)展,國產(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)業(ye)的繁榮將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)膠的應用提供有力保(bao)(bao)障。預測(ce)未(wei)來(lai)3年(nian),我國室溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠是(shi)重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠,約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大幅上漲(zhang),同(tong)時(shi)我(wo)國在硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國公司壟(long)斷,但(dan)目前我(wo)國已發展成(cheng)為(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體第(di)1大國,這2個方面原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始低(di)于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠,僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠,并開始大規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠。這將(jiang)極(ji)大拓展有(you)機(ji)硅(gui)產業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場空間(jian),同(tong)時(shi)將(jiang)帶動(dong)硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)產品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。