硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)和氧原(yuan)子交替(ti)構成,硅(gui)原(yuan)子上通常連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要(yao)由(you)含(han)甲基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入可提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入則可提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突(tu)(tu)出(chu),在(zai)(zai)180℃下可長(chang)(chang)期工作(zuo),稍(shao)高(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數周或更長(chang)(chang)時間仍有彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物(wu)中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具(ju)有生理惰(duo)性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)突(tu)(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因(yin)此(ci)在(zai)(zai)醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分類的(de)(de)方法很多,通(tong)常(chang)按固化前的(de)(de)形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化溫度分為(wei)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)(gao)(gao)溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)的(de)(de)不(bu)同,可(ke)分為(wei)甲基乙(yi)烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性(xing)能和用(yong)途的(de)(de)不(bu)同又可(ke)分為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)溫型(xing)、高(gao)(gao)(gao)強力型(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian)(nian)(nian),采用(yong)高(gao)比表面(mian)積的(de)氣相法白炭黑(hei)補(bu)強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的(de)基礎(chu)。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開(kai)始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研究始(shi)于(yu)1957年(nian)(nian)(nian),多家研究所和企業(ye)陸(lu)續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)(nian)底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力為135千(qian)噸(dun),其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠是指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)(xing)體的(de)(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧烷為(wei)生膠,混入補強填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強度增加(jia)數十(shi)倍。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠料(liao)性(xing)(xing)(xing)能及賦(fu)予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是各(ge)種(zhong)有(you)機過氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯(lian)反應;二(er)次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物和其他(ta)揮發(fa)性(xing)化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各(ge)項(xiang)性(xing)能。常(chang)用(yong)的(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)(ji)、捏(nie)合機(ji)(ji)及(ji)真(zhen)空(kong)密(mi)煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在(zai)200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明其低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫(zi)外(wai)線等(deng)十分穩(wen)定(ding)(ding),在(zai)不加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別適(shi)合(he)作(zuo)為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別(bie)(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同(tong)比(bi)分別(bie)(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業硅(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)新(xin)研究(jiu),增加(jia)有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業對硅(gui)橡膠需(xu)求(qiu)的(de)(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌擴大在政府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)(guo)內政府采購以(yi)(yi)合資品牌產品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提供了保障(zhang)。促(cu)進自(zi)主(zhu)(zhu)品牌發展(zhan),國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)橡膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)(tong)時我國在(zai)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術(shu)方(fang)面(mian)取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術(shu)在(zai)2005年前(qian)被幾(ji)家跨國公司壟斷,但目(mu)前(qian)我國已發展成(cheng)為全(quan)球有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)國,這2個(ge)方(fang)面(mian)原因使硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年起開始低(di)于石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡膠(jiao),并開始大(da)規(gui)模替(ti)代(dai)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)。這將極(ji)大(da)拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)市場(chang)空間,同(tong)(tong)時將帶動(dong)硅(gui)油(you)、硅(gui)烷(wan)偶(ou)聯劑和硅(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機(ji)硅(gui)產品的(de)(de)(de)消費。