硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)(lian)由(you)硅(gui)和氧(yang)(yang)原(yuan)子交(jiao)替構(gou)成,硅(gui)原(yuan)子上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)(lian)節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐溫及耐油(you)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)作。引入苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出(chu),在180℃下(xia)可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長時(shi)間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)(yang)氣(qi)透(tou)過率在合成聚合物(wu)中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特(te)性(xing)(xing),因此(ci)在醫用領域(yu)應用廣泛。
主(zhu)要品種
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)方(fang)法很多(duo),通常按(an)固化前的(de)形態分(fen)為固體硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化溫度分(fen)為室溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單(dan)體的(de)不同(tong)(tong),可分(fen)為甲(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和(he)用途的(de)不同(tong)(tong)又可分(fen)為通用型(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)、超(chao)耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵為催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑合(he)(he)成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)氣相法白炭黑補強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升(sheng)到(dao)(dao)實(shi)用階(jie)段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)(he)成開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)(hua)(hua)研(yan)究始于(yu)1957年(nian),多(duo)家研(yan)究所和企業陸續開(kai)發出各(ge)種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力(li)為135千噸,其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)(de)(de)。它(ta)主要以高分子量的(de)(de)(de)(de)(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)氧烷為生膠,混入補(bu)強填料、硫化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加熱加壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)補(bu)強主要是(shi)各種類型的(de)(de)(de)(de)(de)白炭黑(hei),可(ke)使硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)(de)(de)強度增加數(shu)十倍。有時為了降低成(cheng)本或改善膠料性能(neng)(neng)及賦(fu)予硫化(hua)(hua)膠各種特殊(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)(neng),也加入相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)(de)各種添(tian)加劑(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各種有機過(guo)氧化(hua)(hua)物(wu)或加成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示(shi)。一次(ci)(ci)硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二(er)次(ci)(ci)硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)補(bu)充交(jiao)聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分解產物(wu)和(he)其(qi)他(ta)揮發(fa)性(xing)化(hua)合(he)物(wu)以穩定硫化(hua)膠的(de)各項性(xing)能。常用(yong)的(de)設備(bei)有(you)開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真空(kong)密煉(lian)機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是高溫(wen)穩定性(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)(dan)在200℃以上的(de)(de)高溫(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)(ming)顯變化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)(ming)其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線(xian)等十(shi)分穩定,在不(bu)(bu)加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有優(you)良(liang)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)(dan)在150℃的(de)(de)高溫(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其物理(li)(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化學試(shi)劑性(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)(tou)過(guo)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧、二(er)氧化碳等氣體的(de)(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體組織不(bu)(bu)粘連,具(ju)(ju)有抗(kang)凝血作用,對肌體組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作為醫(yi)用材料。
硅(gui)橡(xiang)膠的用(yong)量(liang)
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用量約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加有機硅(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用量,可以(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用量水平的(de)(de)(de)提高都(dou)將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現(xian)自主化(hua),《2012年度黨政(zheng)機關(guan)公務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為自主品牌擴大在政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)市(shi)場份(fen)額,為改變目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合資(zi)品牌產(chan)(chan)品為主的(de)(de)(de)局面提供了保障。促進自主品牌發(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用提供有力保障。預測未來3年,我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以(yi)年均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)(fei)量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)方(fang)面(mian)取得(de)突破,有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)(dan)目前(qian)我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方(fang)面(mian)原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石(shi)油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)產業的(de)(de)(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)油(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)消(xiao)費(fei)(fei)。