硅橡膠是指主鏈由硅和氧原(yuan)子(zi)交替(ti)構(gou)成,硅原(yuan)子(zi)上(shang)通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)膠主要由含(han)甲(jia)基和少量乙烯基的(de)(de)(de)(de)(de)硅氧鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)(de)(de)引入可(ke)提高(gao)(gao)硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)性能(neng),三氟丙基及氰基的(de)(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)(gao)硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)(wen)及耐油性能(neng)。硅橡(xiang)膠耐低溫(wen)(wen)性能(neng)良好(hao),一(yi)般在-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引入苯基后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐熱(re)性能(neng)也很突(tu)出,在180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受(shou)數(shu)周或更(geng)長時(shi)間(jian)仍(reng)有(you)(you)彈性,瞬時(shi)可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性好(hao),氧氣透過率在合成聚(ju)合物(wu)中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)膠還具有(you)(you)生(sheng)理惰性、不會導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)突(tu)出特性,因(yin)此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很(hen)多(duo),通常按(an)固化
前的(de)形態分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)分為(wei)室(shi)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,高溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)所用(yong)(yong)單體的(de)不(bu)同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng);按(an)(an)性(xing)能和用(yong)(yong)途的(de)不(bu)同又(you)可(ke)分為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)、超耐低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高強力(li)型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三(san)氯化鐵為催化劑合成的(de)(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采(cai)用高比表面積的(de)(de)氣(qi)相法白(bai)炭(tan)黑(hei)補強(qiang)的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升到實(shi)用階段(duan),奠定了(le)現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅烷(wan)合成開始(shi)生產(chan)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化研究(jiu)始(shi)于1957年,多家研究(jiu)所和(he)企業(ye)陸續開發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成(cheng)彈性體的(de)(de)過程是(shi)經(jing)過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)(bu)強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)(bu)強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍(bei)。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)本或(huo)改(gai)善(shan)膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種特殊(shu)的(de)(de)性能,也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)(ge)種有(you)機(ji)過氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)或(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)劑。
加工成型方法如圖(tu)所示。一(yi)次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行高(gao)分子鏈(lian)的(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產(chan)物(wu)和(he)其他(ta)揮發性化(hua)合物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有(you)開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空密(mi)煉(lian)機。
主(zhu)要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬(ying)度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達(da)-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這(zhe)對航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外線(xian)等(deng)十分穩(wen)定,在不加任何(he)添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有(you)(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(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)(nai)油(you)(you)及(ji)化(hua)學(xue)試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(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(ning)血(xue)作用(yong),對肌(ji)體組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別(bie)適合作為醫用(yong)材(cai)料(liao)。
硅橡膠的用量(liang)
據中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian)(nian)(nian),汽(qi)車(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分別(bie)增(zeng)(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的用(yong)量約達2.0萬t。根(gen)據觀研天下的新研究,增(zeng)(zeng)(zeng)加有機硅(gui)材料在汽(qi)車(che)零部件方面(mian)的用(yong)量,可以(yi)大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)車(che)的安(an)全性能,因此,汽(qi)車(che)產量和單車(che)用(yong)量水(shui)平的提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)車(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的增(zeng)(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的汽(qi)車(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)零部件實(shi)現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機關公(gong)務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大在政(zheng)府采購的市(shi)場份額(e),為(wei)(wei)改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購以(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的局面(mian)提(ti)供了保障(zhang)。促(cu)進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產汽(qi)車(che)業(ye)(ye)的繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)車(che)膠(jiao)的應用(yong)提(ti)供有力保障(zhang)。預測未(wei)來(lai)3年(nian)(nian)(nian),我(wo)國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)車(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)(shi)油價格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產技(ji)(ji)術(shu)方面取得(de)突破(po),有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產技(ji)(ji)術(shu)在(zai)2005年前被幾家跨國公(gong)司壟斷,但(dan)目前我國已發展(zhan)成(cheng)為全(quan)球(qiu)有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國,這2個方面原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年起開(kai)始低于石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。