硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常(chang)連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)則可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)(yin)入(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也(ye)很突出(chu),在(zai)180℃下可長期工作(zuo),稍(shao)高(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長時間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率在(zai)合成聚(ju)合物中是較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類的方法很多(duo),通常按固化
前的(de)形態分(fen)(fen)為固體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體(ti)的(de)不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)為甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按性能和用(yong)途的(de)不(bu)同(tong)又可分(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三(san)氯(lv)化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高比(bi)表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到實(shi)用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技(ji)術的基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業化研究(jiu)始于(yu)1957年(nian),多(duo)家研究(jiu)所和(he)企業陸續(xu)開(kai)發出(chu)各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主(zhu)(zhu)要(yao)以高(gao)分(fen)子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)主(zhu)(zhu)要(yao)是(shi)各種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭(tan)黑,可(ke)使硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有(you)時(shi)為了降低(di)成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)能及(ji)賦予硫化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入相應的(de)(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫化(hua)劑是(shi)各種(zhong)有(you)機過(guo)(guo)氧化(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑。
加工成型方法如(ru)圖(tu)所示(shi)。一次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行高分子鏈(lian)的(de)交聯反應;二次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行補充交聯、驅(qu)除硫化(hua)(hua)劑(ji)分解產物和其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合機及真空(kong)密(mi)煉機。
主要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的特(te)征是高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的強度(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的一(yi)半,但在200℃以上的高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)(ming)顯(xian)變化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的玻璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業的意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線(xian)等(deng)十分穩定,在不加任何添加劑的情況下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有優良的耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優異的絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)(hua)學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等(deng)的耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連,具(ju)(ju)有抗凝血(xue)作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組織的反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別(bie)適合作為醫用(yong)(yong)材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的用(yong)量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)協會統(tong)計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)銷(xiao)分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)新(xin)研究,增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)有(you)機(ji)硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)零(ling)(ling)部件(jian)方面的(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大(da)幅度(du)(du)提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)量和(he)單(dan)車(che)用(yong)(yong)量水平(ping)的(de)(de)提高(gao)都將推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)零(ling)(ling)部件(jian)實現自主化(hua),《2012年(nian)度(du)(du)黨政機(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自主品(pin)牌(pai)擴(kuo)大(da)在(zai)政府采(cai)購的(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)內政府采(cai)購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)局面提供了保障。促進自主品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力保障。預測未(wei)來3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)油基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)(shi)油價(jia)(jia)格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術方(fang)面(mian)取(qu)得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被幾家跨國(guo)(guo)(guo)公司壟(long)斷,但目前我國(guo)(guo)(guo)已發展成(cheng)(cheng)為全球(qiu)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo)(guo)(guo),這2個方(fang)面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)(jia)格(ge)從(cong)2011年起開(kai)始(shi)低于(yu)石(shi)(shi)油基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)(shi)油基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)(jia)的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)規模替代石(shi)(shi)油基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。