硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節(jie)組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引入可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油(you)性能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一(yi)般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引入苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性能(neng)(neng)(neng)也很突(tu)出(chu),在(zai)(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數(shu)周或更長時間仍有(you)彈性,瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性好(hao),氧(yang)(yang)氣透過率(lv)在(zai)(zai)合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物(wu)中是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性、不會(hui)導致凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)特性,因此(ci)在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠分(fen)類的(de)方法很(hen)多,通(tong)常(chang)按固化(hua)前的(de)形態分(fen)為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按硫(liu)(liu)化(hua)溫度(du)分(fen)為(wei)室溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按所用(yong)單體的(de)不同,可分(fen)為(wei)甲基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲基苯基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等(deng)(deng);按性能和用(yong)途的(de)不同又(you)可分(fen)為(wei)通(tong)用(yong)型、超耐(nai)低溫型、超耐(nai)高(gao)溫型、高(gao)強力(li)型、耐(nai)油(you)型、醫(yi)用(yong)型等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美國以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比表面積的(de)(de)氣相法白(bai)炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性(xing)能(neng)躍升到(dao)實(shi)用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國家有(you)美國。俄(e)羅斯(si)、德國、日(ri)本(ben)、韓國和(he)中(zhong)國等(deng)。中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工(gong)業化(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究(jiu)所(suo)和(he)企業陸(lu)續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)能(neng)力(li)為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成彈性體的(de)過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成型的(de)。它主要以高(gao)分(fen)子量的(de)聚(ju)甲基乙烯(xi)基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加熱加壓下硫化(hua)(hua)成彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主要是(shi)(shi)各種類型的(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加數十倍(bei)。有時為了降低成本或改(gai)善膠(jiao)料性能(neng)及(ji)賦(fu)予硫化(hua)(hua)膠(jiao)各種特(te)殊的(de)性能(neng),也加入相應(ying)(ying)的(de)各種添加劑(ji)(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)(shi)各種有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或加成反(fan)應(ying)(ying)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型(xing)方法(fa)如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目(mu)(mu)的(de)是(shi)進行(xing)(xing)高分子鏈的(de)交聯反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目(mu)(mu)的(de)是(shi)進行(xing)(xing)補(bu)充交聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產(chan)物和其他(ta)揮(hui)發性(xing)(xing)化(hua)(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)各項性(xing)(xing)能。常用的(de)設(she)備有開放式煉膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能保持一定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能無明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)化(hua)溫(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能優(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等十分穩定,在(zai)(zai)不加(jia)任(ren)何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就(jiu)具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組(zu)織不粘(zhan)連(lian),具有(you)抗(kang)凝(ning)血(xue)作用(yong),對(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特別適(shi)合(he)(he)作為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會(hui)統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比(bi)分(fen)別(bie)增(zeng)長(chang)(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材(cai)料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可以(yi)大幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)加。國家(jia)鼓勵自主品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實現自主化(hua),《2012年(nian)度黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為自主品(pin)牌(pai)擴大在政府采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額(e),為改變目(mu)前國內政府采(cai)購以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主的(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保(bao)障(zhang)(zhang)。促(cu)進自主品(pin)牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮(rong)將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有(you)力保(bao)障(zhang)(zhang)。預(yu)測未來(lai)3年(nian),我國室(shi)溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長(chang)(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料(liao)有(you)(you)(you)機硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術(shu)方面取得突破,有(you)(you)(you)機硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術(shu)在2005年前被幾家跨國公司壟斷,但目前我國已發展(zhan)成(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球(qiu)有(you)(you)(you)機硅(gui)單體第(di)1大(da)(da)國,這2個方面原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年起開始低(di)于(yu)石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)(you)(you)機硅(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)(you)(you)機硅(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。