硅橡膠是(shi)(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)(yang)原(yuan)子交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)(di)溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)(di)溫(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)(gong)作(zuo)。引(yin)(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也很突出,在180℃下可(ke)(ke)長期工(gong)(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承(cheng)受數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧(yang)(yang)氣透(tou)過率在合成(cheng)聚合物中是(shi)(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)在醫用領域應(ying)用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的(de)方法很(hen)多,通常按(an)固化前(qian)的(de)形態(tai)分(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)的(de)不同(tong),可(ke)分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按(an)性能(neng)和用(yong)途的(de)不同(tong)又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型、超(chao)耐高溫(wen)(wen)型、高強力型、耐油型、醫用(yong)型等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是由美國(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產(chan)品問世。1948年,采用高(gao)比表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研(yan)(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性能躍升到實用階段,奠定了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產(chan)技(ji)術(shu)的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工業(ye)化(hua)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)始于1957年,多家研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)所和企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產(chan)能力為135千噸,其中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅氧烷變成彈性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)。它主要以高分(fen)子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯(xi)基硅氧烷為生膠(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)(ru)補(bu)強填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強主要是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數(shu)十倍。有時為了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入(ru)(ru)相(xiang)應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)物或加(jia)(jia)成反應催(cui)化(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如圖所(suo)示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分(fen)(fen)子鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分(fen)(fen)解產(chan)物(wu)和其他揮發性化(hua)合(he)(he)物(wu)以(yi)穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常(chang)用的(de)(de)設備有(you)開放式煉(lian)膠機、捏合(he)(he)機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫(zi)外線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)(ti)組織(zhi)不(bu)粘連,具有(you)抗凝(ning)血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別(bie)適合(he)作(zuo)為(wei)醫(yi)用(yong)(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)
據中(zhong)國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達到1927.18萬(wan)(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)(wan)(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加(jia)有(you)機硅材料(liao)在汽(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)用(yong)量,可(ke)以(yi)大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實現自主(zhu)(zhu)(zhu)化(hua),《2012年度(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府(fu)采購(gou)的(de)(de)市場份額(e),為(wei)(wei)(wei)改變(bian)目前(qian)國(guo)內政(zheng)府(fu)采購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保障。促進(jin)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有(you)力保障。預測未來(lai)3年,我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年均20%增(zeng)(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)98%。但因(yin)為(wei)石油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)大(da)幅(fu)上漲(zhang),同(tong)時(shi)我國(guo)(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵(jian)原料有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)(ji)術方(fang)(fang)面取得(de)突(tu)破,有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)(ji)術在2005年前被幾家跨國(guo)(guo)(guo)公司壟斷,但目(mu)前我國(guo)(guo)(guo)已(yi)發展成(cheng)為(wei)全球(qiu)有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體第(di)1大(da)國(guo)(guo)(guo),這2個方(fang)(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格(ge)從2011年起(qi)開始(shi)低于石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)宗石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代(dai)石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)消費(fei)。