硅橡膠是(shi)(shi)指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原子交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)原子上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡膠。普通(tong)的(de)硅(gui)橡膠主要(yao)由含甲基(ji)(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)(yin)入可提高硅(gui)橡膠的(de)耐高、低溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)(yin)入則可提高硅(gui)橡膠的(de)耐溫及(ji)耐油(you)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡膠耐低溫性(xing)(xing)(xing)能良好(hao),一般(ban)在-55℃下仍能工作(zuo)。引(yin)(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡膠的(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能也很突出,在180℃下可長期工作(zuo),稍高于200℃也能承受數周(zhou)或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可耐300℃以上的(de)高溫。硅(gui)橡膠的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在合成(cheng)(cheng)聚合物中(zhong)是(shi)(shi)較高的(de)。此(ci)外,硅(gui)橡膠還(huan)具有(you)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因(yin)此(ci)在醫(yi)用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主要(yao)品(pin)種
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)分類的(de)方法很多,通(tong)常按(an)(an)固化(hua)(hua)前的(de)形態(tai)分為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)(an)硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)(an)所(suo)用(yong)單體的(de)不同,可分為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)等;按(an)(an)性能和(he)用(yong)途的(de)不同又可分為(wei)(wei)通(tong)用(yong)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是(shi)由美國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑合成(cheng)(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采(cai)用(yong)高(gao)比表面積(ji)的(de)氣相法(fa)白(bai)炭(tan)黑補強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和(he)(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研究始于1957年,多家研究所和(he)(he)企業陸續開發出(chu)各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)(ju)硅氧(yang)(yang)烷(wan)(wan)變(bian)成(cheng)(cheng)彈性體的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分(fen)子量的(de)(de)聚(ju)(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷(wan)(wan)為生膠(jiao),混入補強填料、硫(liu)化劑等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)化成(cheng)(cheng)彈性體。硅橡膠(jiao)的(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有時為了(le)降低(di)成(cheng)(cheng)本(ben)或改善(shan)膠(jiao)料性能及賦予硫(liu)化膠(jiao)各(ge)種特(te)殊(shu)的(de)(de)性能,也(ye)加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)化劑是(shi)各(ge)種有機過(guo)氧(yang)(yang)化物或加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化劑。
加工成型方法(fa)如(ru)圖所示。一次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高(gao)分(fen)子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二(er)次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充(chong)交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產(chan)物和其他揮(hui)發性(xing)化(hua)合(he)物以穩(wen)定(ding)硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)各項(xiang)性(xing)能。常(chang)用(yong)的(de)(de)設備有開(kai)放式(shi)煉膠機(ji)(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)(ji)及真(zhen)空(kong)密煉機(ji)(ji)。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保(bao)持一(yi)(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化(hua)(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)(dui)(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等(deng)(deng)十分穩定(ding)(ding),在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)情(qing)況下(xia),就具(ju)有優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人(ren)體(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)有抗(kang)凝血作用,對(dui)(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適合作為醫用材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)產銷分別(bie)(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang)(liang),同比分別(bie)(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)(de)新(xin)研究,增(zeng)(zeng)加有(you)機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅(fu)度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)車(che)產量(liang)和單車(che)用(yong)(yong)量(liang)水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國家鼓(gu)勵自(zi)(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)零部件(jian)實現自(zi)(zi)主(zhu)化(hua)(hua),《2012年(nian)度黨政機(ji)關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)車(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品牌擴大在(zai)政府采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前國內政府采購(gou)以(yi)合(he)資品牌產品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保(bao)障。促進自(zi)(zi)主(zhu)品牌發展(zhan),國產汽(qi)(qi)車(che)業(ye)(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供有(you)力保(bao)障。預測(ce)未(wei)來3年(nian),我(wo)國室(shi)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)行業(ye)(ye)(ye)(ye)將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)大幅上漲(zhang),同(tong)時(shi)我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵(jian)原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生產技術方(fang)面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生產技術在2005年(nian)(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我(wo)國(guo)已發(fa)展成(cheng)(cheng)為(wei)全球(qiu)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大國(guo),這(zhe)2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年(nian)(nian)起開始低于石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大規(gui)模替代石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶(ou)聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其(qi)他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。