硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子交替構成,硅(gui)原(yuan)子上通(tong)常連有兩個有機基(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲(jia)基(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)的(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節組(zu)成。苯(ben)基(ji)的(de)引(yin)(yin)入(ru)可(ke)(ke)(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)(yin)入(ru)則可(ke)(ke)(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能良好,一般在-55℃下(xia)仍能工(gong)作(zuo)。引(yin)(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很突(tu)(tu)出,在180℃下(xia)可(ke)(ke)(ke)(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能承受數(shu)周或更(geng)長(chang)時間(jian)仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過率(lv)在合成聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導致(zhi)凝血的(de)突(tu)(tu)出特(te)性(xing)(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很多,通常按固化
前的(de)(de)形(xing)態(tai)分為(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)所用單體(ti)的(de)(de)不同(tong),可分為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能(neng)和用途的(de)(de)不同(tong)又(you)可分為(wei)(wei)通(tong)用型、超(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)型、超(chao)耐(nai)高溫(wen)(wen)型、高強力型、耐(nai)油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以(yi)三氯(lv)化鐵為催化劑合(he)成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世(shi)。1948年(nian),采用高比表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)實用階段,奠定了(le)現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產技術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成開始(shi)生(sheng)(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家(jia)(jia)有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)(jia)研(yan)究所和(he)企業陸(lu)續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產能力為135千(qian)(qian)噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)(qian)噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠是指聚硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性體的(de)過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它(ta)主要(yao)以高(gao)分子量的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為(wei)生膠,混(hun)入補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)(gui)橡膠的(de)補強主要(yao)是各(ge)種類型的(de)白炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)強度(du)增加(jia)數十(shi)倍。有(you)時為(wei)了降低(di)成(cheng)(cheng)本或改善膠料性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種特殊的(de)性能,也加(jia)入相應(ying)(ying)的(de)各(ge)種添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是各(ge)種有(you)機過(guo)氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方(fang)法如圖(tu)所(suo)示。一次(ci)硫化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)高(gao)分子鏈(lian)的(de)交聯反應(ying);二次(ci)硫化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)補充交聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分解產物和其(qi)他揮發性(xing)(xing)化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的(de)各項性(xing)(xing)能。常用的(de)設備有(you)開(kai)放(fang)式煉(lian)膠機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及(ji)真空密煉(lian)機(ji)(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)(ding)性(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持(chi)一(yi)定(ding)(ding)(ding)的(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)和(he)(he)表面(mian)硬度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃(li)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)優異。這(zhe)對(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工(gong)業的(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫(zi)外(wai)線等十分穩定(ding)(ding)(ding),在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有(you)(you)優良的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)能(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)能(neng)優于(yu)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮(dan)、氧、二氧化(hua)(hua)碳等氣體(ti)(ti)的(de)透氣性(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)(ti)組織不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌體(ti)(ti)組織的(de)反應性(xing)(xing)非常少(shao)。特別適(shi)合(he)作(zuo)為(wei)醫(yi)用材料。
硅(gui)橡膠的用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分(fen)別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用量(liang)約達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有(you)機硅材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件方面的(de)(de)用量(liang),可以(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平(ping)的(de)(de)提高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件實現(xian)自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨(dang)政機關(guan)公務(wu)用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在(zai)(zai)政府(fu)(fu)采(cai)購的(de)(de)市場(chang)份(fen)額,為改變目前國(guo)內政府(fu)(fu)采(cai)購以(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)局(ju)面提供了保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用提供有(you)力(li)保(bao)障。預測(ce)未來3年,我國(guo)室(shi)溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)年均20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)(fei)量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同時我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術方面取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術在(zai)2005年(nian)前被幾家(jia)跨(kua)國(guo)公司壟斷(duan),但目前我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大國(guo),這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起(qi)開始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大規模替代石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)(fei)。