硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和氧原子交(jiao)替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠主要由含甲基(ji)和少量乙(yi)烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引入則可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠耐低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一(yi)般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工(gong)作。引入苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下可長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)(neng)承(cheng)受數周或更長(chang)時間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)合成聚合物(wu)中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠還具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣(guang)泛。
主要(yao)品(pin)種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠分(fen)類的(de)方法很多,通常按(an)固化(hua)(hua)前的(de)形態分(fen)為(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所(suo)用(yong)(yong)(yong)單體(ti)的(de)不同(tong),可(ke)(ke)分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)性能和用(yong)(yong)(yong)途的(de)不同(tong)又(you)可(ke)(ke)分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)(wei)催化劑合成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表(biao)面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到(dao)實用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術的基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始(shi)生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工業化研究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研究所(suo)和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力為(wei)(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫化(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)(yang)烷變(bian)成(cheng)彈性體(ti)的(de)(de)過(guo)程(cheng)是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高分子量(liang)的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯(xi)基硅氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao),混(hun)入(ru)補強填料、硫化(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅橡膠(jiao)的(de)(de)補強主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)數十倍(bei)。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性能(neng)及賦(fu)予(yu)硫化(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)性能(neng),也加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫化(hua)劑是(shi)各(ge)種(zhong)有機(ji)過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應催(cui)化(hua)劑。
加工成型方法(fa)如圖(tu)所(suo)示(shi)。一次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)交聯反應;二次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充交聯、驅(qu)除硫化(hua)(hua)劑分解產物和其(qi)他揮發(fa)性(xing)化(hua)(hua)合物以(yi)穩定硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各(ge)項性(xing)能。常用的(de)設備有開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是(shi)(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)(du)僅是(shi)(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持一定(ding)(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du)(du),且(qie)力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無(wu)明顯變化。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)度(du)(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明其低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優異。這對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)意義重大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外(wai)線等(deng)十分(fen)穩定(ding)(ding),在(zai)不(bu)加任何添(tian)加劑的(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比(bi)(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)下,其物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化學(xue)(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)不(bu)粘(zhan)連,具(ju)(ju)有(you)(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用(yong)量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅度提(ti)(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提(ti)(ti)(ti)高都將(jiang)(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實(shi)現自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機(ji)關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為自主(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在(zai)政府采(cai)購的(de)(de)市(shi)場份額,為改變目前國內(nei)政府采(cai)購以(yi)合資品(pin)(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)(pin)為主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)(ti)供了保障(zhang)。促(cu)進自主(zhu)品(pin)(pin)牌發(fa)(fa)展,國產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)(ti)(ti)供有力保障(zhang)。預測(ce)未(wei)來3年(nian),我國室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)年(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石油(you)基合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石油(you)基合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石油(you)價格的(de)(de)大(da)幅上(shang)漲(zhang),同(tong)時我國在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有機硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)術方(fang)面取得(de)突(tu)破,有機硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)術在2005年前被(bei)幾家跨(kua)國公(gong)司壟斷,但目前我國已發展成為(wei)全球有機硅(gui)單(dan)體(ti)第(di)1大(da)國,這(zhe)2個方(fang)面原(yuan)因(yin)使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始低于石油(you)基合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石油(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉(lian)價的(de)(de)合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規(gui)模(mo)替代石油(you)基合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓(tuo)展有機硅(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)樹脂等(deng)其(qi)他(ta)有機硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。