硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅和氧原子交替構(gou)成(cheng),硅原子上通常(chang)連(lian)有(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要(yao)由(you)含甲基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅氧鏈節組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時(shi)間(jian)仍有(you)(you)彈(dan)性(xing),瞬時(shi)可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透(tou)過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理(li)惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應(ying)用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類的(de)方法(fa)很多,通(tong)(tong)常按(an)固(gu)化前的(de)形(xing)態分(fen)為(wei)固(gu)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)(ti)的(de)不同,可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能(neng)和(he)用(yong)途的(de)不同又可分(fen)為(wei)通(tong)(tong)用(yong)型、超耐低溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力(li)型、耐油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三(san)氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的氣相法(fa)白炭黑補(bu)強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)(yan)制(zhi)成(cheng)(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到(dao)實(shi)用階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的基礎。從二甲(jia)基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工(gong)業化(hua)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)始于(yu)1957年(nian),多家研(yan)(yan)(yan)究(jiu)所和企業陸(lu)續開發出(chu)各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸,其(qi)中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變(bian)成(cheng)彈性體的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要以高分(fen)子量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混(hun)入補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓(ya)下(xia)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主(zhu)要是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)白炭(tan)黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數(shu)十倍(bei)。有時為了降低(di)成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性能,也加(jia)入相應(ying)的(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑。
加工(gong)成型(xing)方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑分解產物和其他(ta)揮發(fa)性化(hua)(hua)(hua)合物以(yi)穩定硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)各(ge)項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配方(fang)可(ke)達-100℃,表明其(qi)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫(zi)外(wai)線(xian)等(deng)(deng)十分穩定,在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)(chang)溫下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等(deng)(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織不粘(zhan)連,具(ju)有(you)抗(kang)凝血作(zuo)用,對肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協(xie)會(hui)統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅(gui)橡膠的用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的新研(yan)究,增加(jia)(jia)有(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)方面的用(yong)(yong)量,可以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)量和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水(shui)平的提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對(dui)硅(gui)橡膠需(xu)求的增加(jia)(jia)。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機關(guan)公(gong)務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意(yi)見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府采購的市場份額,為改變目(mu)前(qian)國(guo)內政(zheng)府采購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)(chan)品(pin)為主(zhu)(zhu)的局(ju)面提(ti)供了保(bao)障(zhang)(zhang)。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的應用(yong)(yong)提(ti)供有(you)力(li)保(bao)障(zhang)(zhang)。預測未來3年,我國(guo)室溫硫(liu)化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將以年均20%增長。
此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術方面取得(de)突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個(ge)方面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開(kai)始低(di)于(yu)石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模(mo)替代(dai)石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消費。