硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)和氧原子(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常(chang)連有(you)(you)(you)兩個有(you)(you)(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲(jia)基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐高、低(di)(di)溫(wen)性能(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低(di)(di)溫(wen)性能(neng)良(liang)好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性能(neng)也很突(tu)出(chu),在(zai)(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工作,稍高于200℃也能(neng)承(cheng)受數周(zhou)或更長(chang)時間仍有(you)(you)(you)彈性,瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性好(hao),氧氣(qi)透過(guo)率在(zai)(zai)合成聚(ju)合物中是(shi)較高的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)(you)生理惰性、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特性,因此(ci)在(zai)(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)類的(de)方法(fa)很(hen)多,通(tong)(tong)常按固化(hua)(hua)(hua)前(qian)的(de)形態分(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度(du)分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)的(de)不同,可分(fen)為甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途(tu)的(de)不同又可分(fen)為通(tong)(tong)用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)以三(san)氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高(gao)比表面(mian)積的(de)(de)氣(qi)相法白(bai)炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技(ji)術(shu)的(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研究始于1957年,多家(jia)研究所和企業(ye)陸續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千(qian)噸(dun),其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的。它主要以高(gao)分子量(liang)的聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為生膠(jiao),混入補(bu)強填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的補(bu)強主要是(shi)各種類型的白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的強度增加數十倍。有(you)時(shi)為了(le)降(jiang)低(di)成(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)(xing)能及賦予(yu)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種特(te)殊的性(xing)(xing)能,也加入相應(ying)的各種添(tian)加劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各種有(you)機過(guo)氧化(hua)物或加成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一(yi)次硫(liu)化(hua)的目的是進(jin)行(xing)高分(fen)子鏈的交聯反應;二次硫(liu)化(hua)的目的是進(jin)行(xing)補(bu)充(chong)交聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物(wu)(wu)和其他(ta)揮發性化(hua)合(he)物(wu)(wu)以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的各項(xiang)性能。常用的設備有開放式煉膠(jiao)(jiao)機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等十分穩(wen)定,在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具(ju)有優良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學(xue)試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體組(zu)織不粘連(lian),具(ju)有抗凝血作用(yong),對(dui)肌(ji)體組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)(ju)中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)(bie)達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別(bie)(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據(ju)(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機硅(gui)(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度(du)提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在政府(fu)采購的(de)(de)(de)市場份額,為改變目前國(guo)(guo)(guo)內政府(fu)采購以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提供了(le)保障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)(fa)展,國(guo)(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提供有力保障(zhang)。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石油價格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方(fang)面取得突破,有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在2005年前被幾(ji)家跨國(guo)公司壟(long)斷,但(dan)目前我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從(cong)2011年起開(kai)始(shi)低于石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)(da)宗石油基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)(da)規(gui)模替代石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大(da)(da)拓(tuo)展有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費。