硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)和氧原子(zi)交替(ti)構成(cheng),硅(gui)原子(zi)上通常連有兩個(ge)有機(ji)基團的(de)橡(xiang)(xiang)膠。普(pu)通的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由含(han)甲基和少量乙烯基的(de)硅(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基的(de)引(yin)(yin)入(ru)可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐高(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基及氰基的(de)引(yin)(yin)入(ru)則可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工作。引(yin)(yin)入(ru)苯基后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在180℃下(xia)可長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數周(zhou)或更長時(shi)間仍(reng)有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可耐300℃以(yi)上的(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧氣(qi)(qi)透過(guo)率在合成(cheng)聚合物中(zhong)是較(jiao)高(gao)的(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠還(huan)具有生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此在醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品(pin)種(zhong)
硅橡(xiang)膠分類的方法很多,通常(chang)按(an)固(gu)化
前的(de)形態分(fen)為固體(ti)(ti)硅(gui)橡膠和(he)液體(ti)(ti)硅(gui)橡膠;按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠,高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠;按所用單體(ti)(ti)的(de)不(bu)同(tong),可(ke)分(fen)為甲基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡膠,甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡膠、氟硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡膠等;按性能和(he)用途的(de)不(bu)同(tong)又可(ke)分(fen)為通(tong)用型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫(yi)用型(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高比(bi)表(biao)面積(ji)的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階段(duan),奠定(ding)了現代硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合(he)(he)成(cheng)(cheng)開始生產(chan)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所和企業(ye)陸續開發出各種(zhong)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千噸,其(qi)中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性體的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠,混入補(bu)強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體。硅(gui)橡膠的(de)(de)補(bu)強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠料性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)(ge)(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)(de)性能,也加(jia)入相(xiang)應(ying)的(de)(de)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型方(fang)法如圖所(suo)示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補(bu)充(chong)交聯(lian)、驅(qu)除(chu)硫(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設(she)備有開放式(shi)煉膠機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬(ying)度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)(you)異。這對(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及(ji)紫外線等十分穩(wen)定(ding),在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)優(you)(you)(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優(you)(you)(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組織不粘連(lian),具(ju)(ju)有(you)抗凝血(xue)作用(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別(bie)適合作為醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的(de)用(yong)量
據中(zhong)國(guo)(guo)汽車(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽車(che)產(chan)銷分(fen)(fen)別達到(dao)1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同(tong)比分(fen)(fen)別增長4.63%和(he)4.33%,汽車(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠的用(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研天下的新研究,增加有(you)機硅材料在(zai)汽車(che)零部(bu)件方面(mian)的用(yong)(yong)量,可以(yi)大幅度(du)(du)提高汽車(che)的安全性能,因此(ci),汽車(che)產(chan)量和(he)單車(che)用(yong)(yong)量水平(ping)的提高都將推動汽車(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠需(xu)求的增加。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的汽車(che)發展,關鍵(jian)汽車(che)零部(bu)件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)(du)黨政(zheng)(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)車(che)型目(mu)錄(lu)(征求意(yi)見(jian)稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)(zheng)府采購(gou)的市場(chang)份額(e),為(wei)(wei)改變目(mu)前(qian)國(guo)(guo)內(nei)政(zheng)(zheng)府采購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的局面(mian)提供了保(bao)障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽車(che)業的繁榮(rong)將為(wei)(wei)汽車(che)膠的應(ying)用(yong)(yong)提供有(you)力保(bao)障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫硫化硅橡(xiang)膠在(zai)汽車(che)行業將以(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)非(fei)石油基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石油基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石油價格的(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同時(shi)我(wo)國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面(mian)取得突破(po),有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟(long)斷,但(dan)目(mu)前我(wo)國(guo)(guo)已發展成為(wei)全球有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始(shi)(shi)低于(yu)石油基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)(da)宗石油基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)(shi)大(da)(da)(da)規(gui)模替(ti)代石油基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)(da)拓展有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空(kong)間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。