硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈由(you)(you)硅和(he)氧(yang)原子交替(ti)構成,硅原子上通(tong)常(chang)連有(you)兩個有(you)機(ji)基團的(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠主要(yao)由(you)(you)含(han)甲基和(he)少量(liang)乙烯基的(de)硅氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基的(de)引入可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基及氰基的(de)引入則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能工作。引入苯(ben)基后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也(ye)(ye)很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)(ye)能承受數周(zhou)或更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚合物中(zhong)是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)。此外(wai),硅橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導(dao)致凝(ning)血的(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很(hen)多,通常按(an)固化
前的形態分(fen)(fen)(fen)為(wei)固(gu)體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)的不(bu)同,可分(fen)(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟(fu)硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性(xing)能和(he)用(yong)途的不(bu)同又可分(fen)(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低(di)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面(mian)積的氣相法白炭黑補強(qiang)的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能躍升(sheng)到(dao)實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的基礎。從(cong)二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始(shi)生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本(ben)、韓(han)國(guo)和(he)中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化(hua)(hua)研(yan)(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家研(yan)(yan)究所和(he)企業(ye)陸續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力(li)為135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指聚硅氧烷變成(cheng)彈性(xing)體的(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高分子量的(de)聚甲(jia)基乙烯(xi)基硅氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強填(tian)料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)等,在(zai)加熱加壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補強主要是各種(zhong)類型的(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度增加數十(shi)倍。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加入(ru)相應(ying)的(de)各種(zhong)添加劑(ji)(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)是各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物(wu)或加成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)。
加(jia)工成(cheng)型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行高分(fen)子鏈的(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行補充交聯、驅除硫(liu)(liu)化劑分(fen)解產(chan)物和(he)其他揮發性化合(he)物以穩(wen)定硫(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)各項性能(neng)。常(chang)用的(de)設備有(you)開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明其低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異(yi)。這對航(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫外線等十(shi)分穩定(ding),在不(bu)加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具(ju)有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常好。(5)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)等氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)有(you)抗凝(ning)血作用(yong),對肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常少(shao)。特(te)(te)別適合(he)作為醫用(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用量(liang)約(yue)達(da)2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)新(xin)研究,增加有(you)機(ji)硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)用量(liang),可以(yi)(yi)大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全(quan)性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用量(liang)水平(ping)的(de)(de)提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)增加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政機(ji)關(guan)公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)(wei)自主(zhu)品牌擴大在(zai)政府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)(wei)改(gai)變(bian)目前國(guo)(guo)(guo)內政府采購以(yi)(yi)合資品牌產(chan)品為(wei)(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了保障。促進自主(zhu)品牌發(fa)展,國(guo)(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用提(ti)(ti)供有(you)力保障。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)非石(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)(fei)量的(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)油價(jia)格的(de)大幅上漲(zhang),同時(shi)我國在硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅單體(ti)的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)方面取得突破,有(you)機(ji)硅單體(ti)的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)在2005年(nian)前(qian)被幾家跨(kua)國公(gong)司壟斷,但(dan)目前(qian)我國已發展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為全球有(you)機(ji)硅單體(ti)第1大國,這2個方面原因(yin)使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始低于石(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大規模替代(dai)石(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)(jiang)極大拓展有(you)機(ji)硅產(chan)(chan)業的(de)市場空間(jian),同時(shi)將(jiang)(jiang)帶(dai)動(dong)硅油、硅烷偶聯劑和硅樹脂等其他有(you)機(ji)硅產(chan)(chan)品(pin)的(de)消費(fei)(fei)。