硅橡膠是(shi)(shi)指(zhi)主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通常連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)也(ye)很突出,在180℃下(xia)可(ke)長期工作(zuo),稍高于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更長時(shi)間仍有彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率(lv)在合(he)成聚合(he)物中(zhong)是(shi)(shi)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特(te)性(xing),因此在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分(fen)類的方法很多,通(tong)常(chang)按固化
前的形態分為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)和液(ye)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)硫(liu)(liu)化溫(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)所(suo)用單體(ti)(ti)的不同(tong),可分為(wei)甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡膠(jiao),甲基苯(ben)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)等(deng)(deng);按(an)性能和用途(tu)的不同(tong)又可分為(wei)通用型、超耐低溫(wen)(wen)型、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型、高(gao)強力(li)型、耐油型、醫用型等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡膠早期是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑(ji)合成(cheng)的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡膠產(chan)(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用高比表面積的氣相法白炭黑(hei)補強(qiang)的硅(gui)(gui)(gui)橡膠研制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡膠的性能躍升到實用階段,奠定了現(xian)代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡膠生產(chan)(chan)技術的基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡膠的國(guo)家(jia)(jia)有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠的工業化(hua)研究始于1957年(nian)(nian),多家(jia)(jia)研究所(suo)和(he)企業陸續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡膠。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠生產(chan)(chan)能力為135千噸(dun),其中高溫膠100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成彈性體的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)是(shi)經過高溫(wen)(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分(fen)子量的(de)(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)(yang)烷為生膠,混(hun)入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫化(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)(jia)壓(ya)下(xia)硫化(hua)(hua)成彈性體。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是(shi)各種類型(xing)的(de)(de)(de)(de)白(bai)炭黑(hei),可使硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了(le)降低成本或改善膠料(liao)性能(neng)及(ji)賦予硫化(hua)(hua)膠各種特殊的(de)(de)(de)(de)性能(neng),也(ye)加(jia)(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)各種添加(jia)(jia)(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是(shi)各種有(you)機過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次(ci)(ci)硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)(ci)硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)補充(chong)交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑分解產物和其他揮發性化合物以穩定(ding)硫(liu)化膠的(de)(de)各(ge)項性能(neng)。常用的(de)(de)設備有開放(fang)式煉(lian)(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半(ban),但在200℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方(fang)可達-100℃,表(biao)明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對(dui)(dui)(dui)航(hang)(hang)空、宇航(hang)(hang)工業(ye)的(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等十分穩定(ding)(ding),在不加任何(he)添加劑的(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)(zhong)等的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳(tan)等氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體組織不粘連,具(ju)有抗凝血作用,對(dui)(dui)(dui)肌體組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會(hui)統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)(fen)別(bie)增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增加有機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)量,可以大(da)幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都(dou)將推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機關公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)擴(kuo)大(da)在政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變(bian)目前(qian)國(guo)(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)以合資品牌(pai)(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供(gong)了(le)保(bao)障(zhang)。促(cu)進自主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供(gong)有力(li)保(bao)障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上(shang)漲,同時(shi)(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產技術方面取得突(tu)破(po),有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年前被(bei)幾家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但(dan)目前我國(guo)已(yi)發(fa)展成為(wei)全球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這(zhe)(zhe)2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起開(kai)始低于石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)(zhe)將極(ji)大(da)拓展有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。