硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)和(he)氧原子交替(ti)構成,硅(gui)原子上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節(jie)組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫(wen)性能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性能(neng)(neng)也(ye)很(hen)突出,在180℃下可(ke)長期(qi)工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承(cheng)受(shou)數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性,瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性好,氧氣(qi)透過(guo)率在合(he)成聚(ju)合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具(ju)有(you)生理惰性、不(bu)會導致凝血(xue)的(de)(de)(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(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類的(de)方法很多,通(tong)(tong)常按(an)固(gu)化(hua)前的(de)形態分(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體的(de)不同,可(ke)分(fen)為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性能和用(yong)(yong)途(tu)的(de)不同又可(ke)分(fen)為(wei)通(tong)(tong)用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐低(di)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力(li)型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)。1945年,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用(yong)高比(bi)表面積的(de)氣(qi)相法白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階(jie)段,奠定(ding)了現代硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷(wan)合成開(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研究(jiu)始(shi)于1957年,多家(jia)研究(jiu)所和(he)企業陸續開(kai)發(fa)出各種硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成彈性體的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高分子量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入補強填(tian)料、硫(liu)化(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)成彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要(yao)是各種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時為了降低成本或(huo)改善(shan)膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特(te)殊的(de)(de)性能,也加(jia)(jia)入相應的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)劑是各種(zhong)有機過(guo)氧(yang)化(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成反應催化(hua)劑。
加工成型方(fang)法如(ru)圖所示。一次硫化的目的是(shi)進行(xing)高分(fen)子鏈的交聯(lian)反應;二次硫化的目的是(shi)進行(xing)補充交聯(lian)、驅(qu)除硫化劑分(fen)解產(chan)物(wu)和其他揮發性(xing)化合物(wu)以穩定(ding)硫化膠的各項性(xing)能。常(chang)用(yong)的設備有(you)開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特(te)征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du)(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線(xian)等十(shi)分穩定,在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)情況下,就(jiu)具有優(you)(you)良的(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異的(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好(hao)。(5)物理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)物理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低(di)溫(wen)(wen)下,其(qi)物理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳(tan)等氣(qi)體(ti)的(de)透(tou)(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織不粘連,具有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合(he)作為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同(tong)比(bi)分別(bie)(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)用量約達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)(gui)材(cai)料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方(fang)面(mian)的(de)用量,可以大幅(fu)度提(ti)(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和(he)(he)單車(che)(che)(che)用量水平(ping)的(de)提(ti)(ti)(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求的(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主化(hua),《2012年度黨政(zheng)(zheng)機(ji)關(guan)公務(wu)用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)擴大在政(zheng)(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)(gou)的(de)市場份額,為改變目(mu)前(qian)國(guo)內政(zheng)(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)(gou)以合資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為主的(de)局面(mian)提(ti)(ti)(ti)供了保(bao)障。促進(jin)自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應(ying)用提(ti)(ti)(ti)供有力保(bao)障。預測未來(lai)3年,我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將以年均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)非(fei)石油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量(liang)的(de)98%。但因(yin)為石油(you)價格(ge)的(de)大(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵(jian)原料(liao)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面(mian)(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在(zai)2005年前(qian)被(bei)幾家跨國公(gong)司壟斷,但目(mu)前(qian)我國已發(fa)展成(cheng)(cheng)為全(quan)球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這2個方(fang)面(mian)(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價格(ge)從2011年起開(kai)始低于石油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)宗石油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)規(gui)模替(ti)代石油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓(tuo)展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶(ou)聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)消費。