硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有(you)兩(liang)個(ge)有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)(ji)和少(shao)量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入則可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工(gong)作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)后(hou),可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下可長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承(cheng)受數(shu)周或(huo)更(geng)長時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚合物中是較(jiao)高(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡膠(jiao)分類的方法很多(duo),通常按固化
前的(de)(de)形態(tai)分(fen)為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液(ye)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫度分(fen)為(wei)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用(yong)單(dan)體的(de)(de)不同(tong),可分(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用(yong)途的(de)(de)不同(tong)又可分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由(you)美國(guo)(guo)以三氯化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用高比表(biao)面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制(zhi)成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)(neng)躍升到(dao)實用階段,奠(dian)定了(le)現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術的(de)(de)基礎(chu)。從二(er)(er)甲基二(er)(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(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)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)(yan)究始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)(yan)究所和企(qi)業陸續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)(neng)力為(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠是指(zhi)聚(ju)硅氧烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)。它主要以(yi)高(gao)分子量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧烷為(wei)生(sheng)膠,混入補強填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡膠的(de)(de)補強主要是各(ge)(ge)種(zhong)類型(xing)(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)數十倍(bei)。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)本或改(gai)善膠料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)(ge)種(zhong)有(you)機(ji)過氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所(suo)示(shi)。一次硫化(hua)的目的是進(jin)行高分(fen)子鏈(lian)的交聯(lian)反應;二次硫化(hua)的目的是進(jin)行補充交聯(lian)、驅(qu)除硫化(hua)劑分(fen)解(jie)產物和(he)其(qi)他揮發性化(hua)合物以穩定(ding)硫化(hua)膠的各項性能。常(chang)用的設(she)備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真(zhen)空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬(ying)度(du)(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外(wai)線等十分穩定,在不(bu)加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)情(qing)況下,就具(ju)有優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組織(zhi)不(bu)粘(zhan)連,具(ju)有抗凝血作用,對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別(bie)適合作為(wei)醫用材料。
硅橡(xiang)膠的用量(liang)
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協(xie)會(hui)統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬(wan)(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)(wan)輛(liang),同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)(de)新研究(jiu),增加有(you)(you)機硅材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可(ke)以大幅(fu)度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)(guo)家鼓勵(li)自(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實(shi)現自(zi)(zi)主化,《2012年度(du)黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前國(guo)(guo)內(nei)政(zheng)府(fu)采(cai)購以合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保障。促進(jin)自(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供(gong)有(you)(you)力保障。預測未來3年,我(wo)國(guo)(guo)室(shi)溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將(jiang)以年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同時我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技術方(fang)(fang)面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技術在(zai)2005年前被幾(ji)家跨國(guo)(guo)公司壟(long)斷,但目前我國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)(da)國(guo)(guo),這2個方(fang)(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始低于石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)(da)(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開始大(da)(da)(da)規(gui)模替代石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)(da)拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)消費。