硅橡膠是指主鏈由(you)硅和(he)氧原子交替構成(cheng),硅原子上(shang)通(tong)常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲(jia)基(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅氧鏈節(jie)組(zu)成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)則(ze)可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油(you)性(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)后(hou),可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數周或更(geng)長(chang)時間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過(guo)率在(zai)合(he)(he)成(cheng)聚合(he)(he)物(wu)中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外(wai),硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理惰(duo)性(xing)、不(bu)會(hui)導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)突出特(te)性(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠分類的方法很多(duo),通常(chang)按(an)固(gu)化(hua)前的形態分為(wei)固(gu)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度(du)分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所(suo)用單體的不(bu)同,可分為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)性能和(he)用途的不(bu)同又可分為(wei)通用型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠早期是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合(he)成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高比表(biao)面積的(de)氣相法(fa)白炭黑補強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠研(yan)制(zhi)成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)性能(neng)躍升(sheng)到實用(yong)階段(duan),奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠生產(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合(he)成開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)工業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所和(he)企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠生產(chan)能(neng)力(li)為(wei)135千噸,其中(zhong)高溫(wen)膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成(cheng)(cheng)(cheng)彈性體的(de)(de)過(guo)(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)(yang)烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強填料(liao)、硫(liu)化劑(ji)(ji)(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)化成(cheng)(cheng)(cheng)彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加數十倍。有時為了降低成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦予(yu)硫(liu)化膠(jiao)(jiao)各(ge)種特(te)殊的(de)(de)性能,也加入相應的(de)(de)各(ge)種添加劑(ji)(ji)(ji)。硫(liu)化劑(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)各(ge)種有機過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化物或加成(cheng)(cheng)(cheng)反應催化劑(ji)(ji)(ji)。
加(jia)工成(cheng)型方法(fa)如圖(tu)所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)(shi)進(jin)行(xing)高分(fen)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)(shi)進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)(hua)合(he)物以(yi)穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各(ge)項性(xing)能(neng)。常(chang)用(yong)的(de)(de)設備(bei)有開放(fang)式(shi)煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真(zhen)空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)(te)征是高溫穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變(bian)化(hua)(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫度(du)一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明其低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇(yu)航工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及紫外線等十(shi)分穩定(ding),在(zai)(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有優良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫和-50℃的(de)(de)(de)低溫下(xia)(xia),其物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人(ren)體(ti)組織不(bu)粘連,具有抗(kang)凝(ning)血作用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別適合作為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量
據(ju)(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同(tong)比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)用量(liang)約達(da)2.0萬t。根據(ju)(ju)觀研天下的(de)新研究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件方面的(de)用量(liang),可以(yi)大幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全性能(neng),因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)用量(liang)水平的(de)提(ti)高都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)(zheng)機(ji)關公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿(gao))》為(wei)自(zi)(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)(zheng)府(fu)采購的(de)市場份額,為(wei)改變目前(qian)國(guo)內政(zheng)(zheng)府(fu)采購以(yi)合資(zi)品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局(ju)面提(ti)供(gong)了保障。促進自(zi)(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用提(ti)供(gong)有力保障。預測未來3年,我國(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行(xing)業(ye)將以(yi)年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要(yao)的(de)(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)(dan)因為(wei)石油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術方面(mian)取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但(dan)(dan)目前(qian)我(wo)國已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大(da)國,這(zhe)2個(ge)方面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從(cong)2011年起開始低于石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費。