硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原子交替(ti)構成,硅(gui)原子上通常連有兩個有機基團的(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠主要由含甲基和少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成。苯(ben)(ben)基的(de)(de)引入可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙基及氰基的(de)(de)引入則可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)膠耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能良好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能工作。引入苯(ben)(ben)基后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能也很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)長(chang)期(qi)工作,稍(shao)高于200℃也能承受數周或更(geng)長(chang)時間仍有彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過(guo)率(lv)在(zai)(zai)合成聚合物中是(shi)較高的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠還具有生理惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因(yin)此在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)(de)(de)方法很多,通常按固(gu)化前的(de)(de)(de)形(xing)態(tai)分(fen)為固(gu)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化溫度分(fen)為室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)不同,可分(fen)為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途的(de)(de)(de)不同又可分(fen)為通用(yong)型、超耐(nai)低溫型、超耐(nai)高溫型、高強力型、耐(nai)油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯化鐵為(wei)催化劑(ji)合(he)(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用(yong)高(gao)比表面積的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功(gong),使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到(dao)實用(yong)階段,奠(dian)定了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產技術(shu)的(de)(de)基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯硅(gui)烷合(he)(he)成(cheng)開始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化研究(jiu)始(shi)于1957年(nian)(nian),多(duo)家研究(jiu)所和企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產能力為(wei)135千噸,其(qi)中高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧烷變(bian)成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為生(sheng)膠(jiao),混入補(bu)(bu)強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)(bu)強(qiang)主要(yao)是(shi)(shi)各種類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有(you)時為了(le)降(jiang)低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種特(te)殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入相應(ying)的(de)(de)(de)各種添加(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)(shi)各種有(you)機過氧化(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑。
加(jia)工成型(xing)方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯反應;二(er)次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充(chong)交聯、驅除(chu)硫(liu)(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發(fa)性化(hua)合物以(yi)穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用(yong)的(de)(de)設備有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是(shi)(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半(ban),但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬(ying)度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外(wai)線等十(shi)分穩定,在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(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(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等氣體的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅(xiu),與人體組織不粘連(lian),具有抗凝血作用(yong),對肌(ji)體組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少(shao)。特(te)別(bie)適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會(hui)統(tong)計,2012年,汽(qi)車(che)(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分別增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用量約達2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增加(jia)有(you)機硅材(cai)料(liao)在汽(qi)車(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)用量,可以(yi)(yi)大幅度(du)提高(gao)汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)車(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)用量水平的(de)(de)(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)實(shi)現自主(zhu)化(hua)(hua),《2012年度(du)黨(dang)政機關公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政府(fu)采(cai)(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變(bian)目(mu)前國(guo)(guo)內(nei)政府(fu)采(cai)(cai)購(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)(mian)提供(gong)了保障。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)產汽(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應(ying)用提供(gong)有(you)力保障。預測未來(lai)3年,我國(guo)(guo)室溫硫化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重要的(de)非石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約占非石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消費(fei)量的(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)油價(jia)格的(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同(tong)(tong)時(shi)(shi)我(wo)國(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)關(guan)鍵原(yuan)(yuan)料有(you)機硅(gui)單體的(de)生產(chan)技(ji)術方(fang)面取得(de)突破,有(you)機硅(gui)單體的(de)生產(chan)技(ji)術在2005年前(qian)被幾家跨(kua)國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目前(qian)我(wo)國(guo)(guo)已發展成(cheng)為(wei)(wei)全(quan)球(qiu)有(you)機硅(gui)單體第1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個方(fang)面原(yuan)(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)價(jia)格從(cong)2011年起開始(shi)低于石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約為(wei)(wei)大(da)(da)宗(zong)石(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)膠的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉(lian)價(jia)的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開始(shi)大(da)(da)規模替(ti)代石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這將極大(da)(da)拓展有(you)機硅(gui)產(chan)業的(de)市場(chang)空間(jian),同(tong)(tong)時(shi)(shi)將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機硅(gui)產(chan)品的(de)消費(fei)。