硅橡膠是指主鏈由(you)硅和氧(yang)(yang)(yang)原子交替(ti)構成,硅原子上通(tong)常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)的(de)硅氧(yang)(yang)(yang)鏈節(jie)組(zu)成。苯(ben)基(ji)的(de)引入可提高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)的(de)引入則可提高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐溫及(ji)(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突出,在(zai)(zai)(zai)180℃下可長期工作,稍(shao)高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承(cheng)受(shou)數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可耐300℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)(yang)(yang)氣透過率在(zai)(zai)(zai)合成聚合物中(zhong)是較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)(zai)(zai)醫用領(ling)域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的方法很多,通常按(an)固化(hua)(hua)前的形(xing)態分(fen)(fen)為固體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體(ti)的不同,可分(fen)(fen)為甲(jia)基乙烯基硅橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅橡(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)等(deng)(deng);按(an)性(xing)能和用途(tu)的不同又可分(fen)(fen)為通用型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史
硅橡(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由(you)美國(guo)以(yi)三氯化鐵為(wei)催(cui)化劑合(he)成的(de)(de)。1945年,硅橡(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問世(shi)。1948年,采(cai)用高比(bi)表面積的(de)(de)氣相法白(bai)炭黑(hei)補強(qiang)的(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升(sheng)到實用階段,奠定(ding)了現代硅橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅烷合(he)成開(kai)始(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工(gong)業化研(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年,多家研(yan)究(jiu)所和企業陸續開(kai)發出各種硅橡(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為(wei)135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性體的(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(wen)(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高(gao)分子(zi)量的(de)聚(ju)甲(jia)基乙烯基硅氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補強主要是(shi)各種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍。有(you)時(shi)為了降低(di)成(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性能,也加(jia)入相應的(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各種(zhong)有(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型方(fang)法如圖所示。一次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行高分(fen)子(zi)鏈的(de)(de)交聯反(fan)應;二次硫化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行補充交聯、驅(qu)除硫化(hua)(hua)劑分(fen)解產(chan)物和(he)其他揮發(fa)性化(hua)(hua)合物以(yi)穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備(bei)有開放式(shi)煉(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)僅(jin)是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)(dui)氧、臭(chou)氧及紫外線等(deng)十(shi)分穩(wen)定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血(xue)作(zuo)(zuo)用(yong),對(dui)(dui)(dui)肌體(ti)(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作(zuo)(zuo)為醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)(yi)大幅度提(ti)高(gao)(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)(zheng)(zheng)機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意(yi)見(jian)稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)(zheng)(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)(zheng)(zheng)府采(cai)購以(yi)(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)障。促進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室(shi)溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲(zhang),同(tong)時我國在硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產技(ji)術(shu)(shu)方(fang)面取得(de)突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產技(ji)術(shu)(shu)在2005年前被幾家跨國公司(si)壟斷(duan),但目前我國已(yi)發(fa)展(zhan)成為全(quan)球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)國,這2個方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起(qi)開(kai)始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)規(gui)模替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)場空(kong)間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)消費。