硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有兩(liang)個有機基團的(de)(de)橡膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基和少量(liang)乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基的(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng),三氟丙基及氰基的(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性能(neng)(neng)也很突出,在180℃下(xia)可(ke)長期(qi)工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時(shi)間仍(reng)有彈性,瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性好,氧(yang)氣(qi)透過率在合(he)(he)成聚合(he)(he)物中是較高(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有生理惰(duo)性、不會導致凝血的(de)(de)突出特性,因此在醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)分類的(de)方(fang)法(fa)很(hen)多,通常按(an)固(gu)化前的(de)形態分為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)硫(liu)化溫度(du)分為(wei)室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)所用單體的(de)不(bu)同,可分為(wei)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)等;按(an)性能和(he)用途的(de)不(bu)同又可分為(wei)通用型(xing)、超(chao)耐(nai)低(di)溫型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫(yi)用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高比表面積的氣相法(fa)白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性(xing)能躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技(ji)術(shu)的基礎(chu)。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工(gong)業化(hua)研究始于1957年,多家研究所和(he)企業陸續(xu)開(kai)發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性體(ti)的(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)。它(ta)主(zhu)要(yao)以(yi)高分(fen)子(zi)量的(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主(zhu)要(yao)是各(ge)(ge)種類型(xing)的(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十(shi)倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本(ben)或改善(shan)膠(jiao)料(liao)性能(neng)及(ji)賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)性能(neng),也加(jia)(jia)入(ru)相應(ying)的(de)各(ge)(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法(fa)如圖所(suo)示。一次(ci)硫化的目的是進行高分(fen)子鏈的交聯反應;二次(ci)硫化的目的是進行補充交聯、驅除硫化劑分(fen)解(jie)產物和其他揮發性化合物以穩定硫化膠的各項(xiang)性能。常(chang)用的設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要(yao)性(xing)能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這(zhe)對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等十分穩定,在不(bu)加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)(zu)織不(bu)粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用(yong)(yong)(yong),對肌體(ti)組(zu)(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合作為(wei)醫用(yong)(yong)(yong)材(cai)料。
硅(gui)橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機硅(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可(ke)以(yi)(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)(liang)和單車(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對(dui)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政(zheng)機關(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求(qiu)意見稿(gao))》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購以(yi)(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保障。促(cu)進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有力保障。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非(fei)石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但因(yin)為石油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時我(wo)國(guo)在(zai)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術(shu)方面(mian)取得突破(po),有(you)機(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術(shu)在(zai)2005年(nian)(nian)前被幾(ji)家跨(kua)國(guo)公司壟(long)斷(duan),但目前我(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)為全球有(you)機(ji)(ji)硅單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面(mian)原因(yin)使硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)(nian)起開始低于石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)宗石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模替代石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅產(chan)業的(de)(de)市(shi)場空間,同時將帶動硅油(you)(you)、硅烷偶聯劑和硅樹(shu)脂(zhi)等其他有(you)機(ji)(ji)硅產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。