硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)(shang)通常(chang)連有兩個有機基團的(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由含甲基和(he)少量乙烯基的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基的(de)引(yin)(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基及氰(qing)基的(de)引(yin)(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一(yi)般在(zai)(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)(yin)入(ru)苯(ben)基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很(hen)突(tu)出(chu),在(zai)(zai)(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更(geng)長時間(jian)仍有彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)(shang)的(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)(qi)透(tou)(tou)過率在(zai)(zai)(zai)合成聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有生理惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致(zhi)凝(ning)血的(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)(zai)(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類的方(fang)法很多,通常(chang)按固化
前的形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)單體的不同(tong),可分為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)途的不同(tong)又可分為(wei)通(tong)用(yong)型、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型、超耐(nai)高溫(wen)(wen)型、高強力型、耐(nai)油型、醫(yi)用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為(wei)催化(hua)(hua)劑合成的。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比(bi)表(biao)面(mian)積(ji)的氣相法白炭(tan)黑補強的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功(gong),使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到實用(yong)階(jie)段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術(shu)的基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合成開(kai)(kai)始(shi)(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家(jia)(jia)有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工業化(hua)(hua)研(yan)(yan)究(jiu)始(shi)(shi)于1957年(nian),多家(jia)(jia)研(yan)(yan)究(jiu)所和企業陸續開(kai)(kai)發出各(ge)種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千噸,其(qi)中高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠是指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變(bian)成彈(dan)性體的(de)(de)過(guo)程(cheng)是經過(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)。它(ta)主(zhu)要以高(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚甲基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠,混(hun)入(ru)(ru)補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)成彈(dan)性體。硅(gui)橡膠的(de)(de)補強主(zhu)要是各種類型(xing)的(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有(you)時為(wei)了降低成本或改善(shan)膠料(liao)性能及(ji)賦予(yu)硫(liu)化(hua)膠各種特殊的(de)(de)性能,也加(jia)(jia)入(ru)(ru)相應(ying)的(de)(de)各種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是各種有(you)機(ji)過(guo)氧(yang)化(hua)物或加(jia)(jia)成反(fan)應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示(shi)。一次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進(jin)行高(gao)分(fen)子鏈的(de)(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進(jin)行補(bu)充交聯、驅除硫化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)(hua)合(he)物以(yi)穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)(de)設(she)備有開(kai)放式煉(lian)(lian)膠機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真空密煉(lian)(lian)機(ji)。
主要(yao)性能(neng)
(1)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外(wai)線等十分穩(wen)定,在(zai)(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優良的(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)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)(you)及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等氣體的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味(wei),無嗅(xiu),與人體組織(zhi)不粘連(lian),具有(you)抗凝血作用(yong),對肌(ji)體組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的(de)用量(liang)
據(ju)(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據(ju)(ju)觀研(yan)天(tian)下的(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加有(you)機硅材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方(fang)面的(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)(yi)大幅(fu)度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)提高(gao)都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠需求的(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年度(du)黨(dang)政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政府(fu)采(cai)購的(de)市場份額(e),為(wei)改(gai)變目(mu)前國(guo)內政府(fu)采(cai)購以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局面提供(gong)了保障。促進自(zi)(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)(yong)提供(gong)有(you)力保障。預測(ce)未來3年,我國(guo)室溫硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)時我國在(zai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)方(fang)面取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)在(zai)2005年(nian)(nian)前被幾家跨(kua)國公司壟斷(duan),但目(mu)前我國已(yi)發(fa)展(zhan)成為(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)第(di)1大(da)國,這2個(ge)方(fang)面原因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)(nian)起(qi)開(kai)始(shi)低(di)于(yu)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶(dai)動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他有機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費。