硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)(yuan)子(zi)交(jiao)替(ti)構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)上通常連有兩個有機(ji)基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引入(ru)可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能,三(san)氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能良好(hao),一(yi)般(ban)在-55℃下仍能工作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能也很突出,在180℃下可長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能承受數周或更(geng)長(chang)時間仍有彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血(xue)的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在醫用領(ling)域(yu)應(ying)用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的(de)方法很(hen)多,通常按(an)固化(hua)前的(de)形(xing)態分(fen)(fen)為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫度(du)分(fen)(fen)為室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體的(de)不(bu)(bu)同,可分(fen)(fen)為甲基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能(neng)和(he)用(yong)途的(de)不(bu)(bu)同又可分(fen)(fen)為通用(yong)型、超(chao)耐低溫型、超(chao)耐高溫型、高強力型、耐油型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是(shi)由(you)美(mei)(mei)國(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑(ji)合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采用(yong)(yong)高比表(biao)面(mian)積的(de)(de)氣(qi)相法(fa)白(bai)炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升到實用(yong)(yong)階段(duan),奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)烷合成開(kai)始生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有(you)美(mei)(mei)國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和(he)(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研究始于1957年(nian),多(duo)家研究所(suo)和(he)(he)企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千噸(dun),其中高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)體的過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的。它主要以(yi)高分子量的聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠,混入(ru)補(bu)強填(tian)料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠的補(bu)強主要是(shi)(shi)各(ge)種類型(xing)的白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠的強度增加(jia)數十倍(bei)。有時為(wei)了降低成(cheng)本(ben)或改(gai)善(shan)膠料性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠各(ge)種特殊(shu)的性(xing)能,也加(jia)入(ru)相應的各(ge)種添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)(shi)各(ge)種有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方(fang)法如圖所示(shi)。一次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行高分(fen)子鏈的(de)交聯(lian)反應(ying);二次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化劑分(fen)解(jie)產物和(he)其他揮發性化合物以穩定硫(liu)化膠的(de)各(ge)項性能。常(chang)用的(de)設備有開放式煉膠機(ji)(ji)、捏(nie)合機(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特征(zheng)是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)僅(jin)是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無明(ming)顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)(hang)空、宇(yu)航(hang)(hang)工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線(xian)等十(shi)分(fen)穩定(ding),在不(bu)加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)情(qing)況下(xia),就具(ju)(ju)有優(you)良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組織(zhi)不(bu)粘(zhan)連,具(ju)(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適合(he)作(zuo)為(wei)(wei)醫(yi)用(yong)材料。
硅(gui)橡(xiang)膠的(de)用(yong)量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同(tong)比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增加(jia)有機(ji)硅材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅橡膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)增加(jia)。國家鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)(zheng)機(ji)關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)擴大在政(zheng)(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為改變目前國內政(zheng)(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為主的(de)(de)(de)局面(mian)(mian)提(ti)供了保(bao)障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障。預測(ce)未來3年(nian)(nian),我國室(shi)溫硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大幅上漲(zhang),同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術方面取(qu)得突破(po),有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技術在2005年前被(bei)幾(ji)家跨(kua)國(guo)公司(si)壟(long)斷,但(dan)目前我國(guo)已發展成為(wei)全球有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國(guo),這2個方面原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起開始(shi)低于(yu)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為(wei)大宗(zong)石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大規模替代石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大拓展有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等其他有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。