硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常連有兩個有機基(ji)(ji)(ji)團的橡(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節(jie)組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的引(yin)入可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的引(yin)入則可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油(you)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍能(neng)工(gong)作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在180℃下可(ke)(ke)(ke)長(chang)(chang)期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數(shu)周(zhou)或(huo)更長(chang)(chang)時間(jian)仍有彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的透(tou)氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透(tou)過率在合成(cheng)聚合物中是較高(gao)的。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有生理(li)惰性(xing)(xing)、不會導致凝血(xue)的突出特性(xing)(xing),因此在醫(yi)用領(ling)域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡(xiang)膠分類的(de)方法很多,通(tong)常按(an)固化
前的形(xing)態(tai)分(fen)(fen)為(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室(shi)溫(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)的不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)為(wei)甲基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯(ben)基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用(yong)途的不(bu)同(tong)又(you)可分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐(nai)(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發(fa)展(zhan)史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是(shi)由美(mei)國以三(san)氯(lv)(lv)化鐵為(wei)催化劑合(he)成的(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世(shi)。1948年,采用高比表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性(xing)能躍(yue)升到(dao)實(shi)用階(jie)段,奠(dian)定了現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術的(de)基(ji)(ji)礎。從二(er)甲基(ji)(ji)二(er)氯(lv)(lv)硅烷(wan)合(he)成開(kai)始生產硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國家有(you)美(mei)國。俄(e)羅斯、德國、日本(ben)、韓國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業化研究始于1957年,多家研究所和企業陸續開(kai)發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為(wei)135千噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅氧烷變成彈(dan)性(xing)體的(de)(de)過程是經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主要以(yi)高分(fen)子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入補強填(tian)料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成彈(dan)性(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要是各(ge)(ge)種類型(xing)的(de)(de)白炭黑(hei),可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍。有(you)時為了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種特殊(shu)的(de)(de)性(xing)能(neng),也(ye)加(jia)入相(xiang)應的(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種有(you)機(ji)過氧化(hua)物或加(jia)成反應催化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方(fang)法(fa)如圖所示。一(yi)次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行高分子鏈(lian)的(de)(de)交聯反應;二次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行補(bu)充交聯、驅除硫化(hua)劑分解產(chan)物和其(qi)他揮發性(xing)化(hua)合物以穩(wen)定硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能。常(chang)用的(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主要性能(neng)
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)半(ban),但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)保持一(yi)(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)顯變(bian)化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)(yi)(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫(zi)外線等(deng)(deng)十分穩定(ding),在不(bu)加(jia)任(ren)何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐油及化(hua)(hua)(hua)學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織不(bu)粘連,具(ju)(ju)有(you)(you)抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)作為(wei)(wei)醫(yi)用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)(you)機硅(gui)(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量(liang)和單車(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)發展(zhan),關(guan)(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政機關(guan)(guan)公(gong)務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品牌擴大在(zai)政府(fu)采購的(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)改(gai)變(bian)目前國(guo)內(nei)政府(fu)采購以合資品牌產(chan)品為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供(gong)(gong)了保障(zhang)。促(cu)進自(zi)主(zhu)品牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)供(gong)(gong)有(you)(you)力保障(zhang)。預測(ce)未來(lai)3年,我(wo)國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)行(xing)業(ye)將以年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)非(fei)(fei)石油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非(fei)(fei)石油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石油價(jia)格(ge)(ge)的(de)(de)(de)大幅(fu)上漲,同時我國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術(shu)方面取(qu)得突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷(duan),但目(mu)前我國已發展(zhan)(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為全(quan)球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第1大國,這(zhe)2個方面原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)(ge)從2011年(nian)起(qi)開始低于石油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為大宗(zong)石油基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大規模替代(dai)石油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大拓(tuo)展(zhan)(zhan)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市場空(kong)間,同時將帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消費。