硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構(gou)成(cheng),硅(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有(you)兩(liang)個(ge)有(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)和少量(liang)乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能,三氟丙(bing)基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)能。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍能工作。引入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能也很突(tu)出,在180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透(tou)過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing),因(yin)此(ci)(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分類(lei)的方(fang)法很(hen)多,通(tong)常按固化(hua)(hua)前(qian)的形(xing)態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單(dan)體(ti)的不同,可分為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和(he)用(yong)途的不同又可分為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是(shi)由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比表面積(ji)的氣(qi)相法(fa)白炭黑補(bu)強的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性(xing)能(neng)躍升到實用(yong)階段,奠定了(le)現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術(shu)的基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業化研究(jiu)始于1957年(nian),多(duo)家研究(jiu)所(suo)和企業陸續開發(fa)出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧烷(wan)變(bian)成彈(dan)性(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao),混入(ru)補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補強主要(yao)是(shi)各(ge)(ge)種類型(xing)的(de)(de)(de)白炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度增加數十倍。有(you)時為了降低成本或改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予(yu)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特(te)殊的(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也加入(ru)相應的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種添加劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)(ge)種有(you)機過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物或加成反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法(fa)如(ru)圖(tu)所示。一次硫化的(de)目的(de)是進(jin)行高(gao)分(fen)子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯反應;二(er)次硫化的(de)目的(de)是進(jin)行補充(chong)交(jiao)聯、驅(qu)除(chu)硫化劑分(fen)解產物(wu)和其(qi)他揮(hui)發性化合物(wu)以穩定硫化膠(jiao)的(de)各項性能(neng)。常用的(de)設備有(you)開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是高(gao)溫穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅(jin)是天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫度一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航空、宇(yu)航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭氧及紫外線等十分(fen)穩(wen)定(ding),在不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫下(xia)的(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)低(di)溫下(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)(zhong)等的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等氣體(ti)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連(lian),具(ju)有抗凝血作用,對肌體(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合(he)作為醫(yi)用材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工業協會(hui)統計(ji),2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工業硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增加有機硅材料在汽(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅(fu)度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將推(tui)動(dong)汽(qi)車(che)(che)(che)工業對硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)增加。國(guo)家(jia)鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年度黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大在政府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前國(guo)內(nei)政府采購以(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌發展(zhan),國(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有力保(bao)障。預(yu)測(ce)未來(lai)3年,我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)行業將以(yi)年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重(zhong)要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國在(zai)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生產技術方面(mian)取得突破,有(you)機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生產技術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷,但目前我國已發(fa)展成(cheng)為全球有(you)機硅(gui)單體(ti)第1大(da)國,這2個方面(mian)原因使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始低于石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替(ti)代石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)(jiang)極(ji)大(da)拓展有(you)機硅(gui)產業(ye)的(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)(jiang)帶(dai)動硅(gui)油(you)(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其(qi)他有(you)機硅(gui)產品(pin)的(de)(de)消費(fei)。