硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)和氧原子(zi)交替(ti)構成,硅(gui)原子(zi)上通常(chang)連有兩個有機基團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要(yao)由含(han)甲(jia)基和少(shao)量乙烯基的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節(jie)組成。苯(ben)基的(de)(de)(de)引入(ru)可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)性(xing)能,三氟丙(bing)基及氰基的(de)(de)(de)引入(ru)則可提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低溫(wen)性(xing)能良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍(reng)能工作(zuo)。引入(ru)苯(ben)基后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性(xing)能也(ye)很(hen)突(tu)(tu)出(chu),在(zai)180℃下可長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能承(cheng)受數(shu)周或更長時間(jian)仍(reng)有彈性(xing),瞬時可耐300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧氣透(tou)過(guo)率在(zai)合成聚合物中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)、不(bu)會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)突(tu)(tu)出(chu)特性(xing),因此在(zai)醫用領域(yu)應(ying)用廣泛。
主要品種
硅橡膠分(fen)類(lei)的方法很多(duo),通常按固化
前的(de)形態分(fen)為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)(hua)溫度分(fen)為室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)(an)所用單體的(de)不同(tong),可(ke)分(fen)為甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能(neng)和用途的(de)不同(tong)又可(ke)分(fen)為通用型(xing)(xing)、超耐(nai)低(di)溫型(xing)(xing)、超耐(nai)高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的。1945年(nian)(nian)(nian),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian)(nian),采(cai)用高比表面積的氣相法白炭黑補強(qiang)的硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使(shi)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能躍升(sheng)到(dao)實用階段(duan),奠定了現代(dai)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術(shu)的基礎(chu)。從(cong)二甲(jia)基二氯硅烷(wan)合成開始生產硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家(jia)(jia)有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業化(hua)研究(jiu)始于(yu)1957年(nian)(nian)(nian),多家(jia)(jia)研究(jiu)所(suo)和企業陸續開發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力為135千噸,其中高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)(qiang)主(zhu)要是(shi)各種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低(di)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也(ye)加(jia)入(ru)相應(ying)的(de)(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各種(zhong)有機過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的目的是進行高分子鏈的交(jiao)聯反(fan)應;二次硫(liu)化(hua)的目的是進行補充(chong)交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產(chan)物和其他揮(hui)發性(xing)化(hua)合(he)(he)物以(yi)穩定硫(liu)化(hua)膠的各項性(xing)能。常用的設(she)備有(you)開放式(shi)煉(lian)膠機、捏合(he)(he)機及真空(kong)密(mi)煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬(ying)度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達(da)-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及紫外線等十分(fen)穩定,在不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮(dan)、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)等氣體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味(wei),無嗅,與人體組織不(bu)粘連,具有(you)(you)抗凝血(xue)作用(yong)(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少(shao)。特別適合(he)作為醫用(yong)(yong)材料(liao)。
硅橡(xiang)膠的(de)用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)新研究(jiu),增(zeng)(zeng)加有機硅(gui)(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面(mian)的(de)用(yong)量(liang),可以(yi)(yi)大幅(fu)度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對(dui)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現(xian)自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨(dang)政機關公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)(mu)錄(征求意見(jian)稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大在(zai)政府(fu)采(cai)購(gou)的(de)市場份額,為改變(bian)目(mu)(mu)前國(guo)內政府(fu)采(cai)購(gou)以(yi)(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為主(zhu)的(de)局面(mian)提供(gong)了保(bao)障(zhang)。促(cu)進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應(ying)用(yong)提供(gong)有力保(bao)障(zhang)。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)非(fei)石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,約占非(fei)石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石油(you)價格的(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同時(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)關(guan)鍵原料有機硅(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術(shu)方面取得突破,有機硅(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術(shu)在2005年前(qian)被幾家跨(kua)國公司壟斷(duan),但(dan)目前(qian)我國已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全(quan)球有機硅(gui)單體第1大(da)(da)國,這2個方面原因(yin)使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)價格從2011年起開(kai)始(shi)(shi)低(di)于石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約為(wei)大(da)(da)宗(zong)石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,并(bing)開(kai)始(shi)(shi)大(da)(da)規模替代石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。這將極大(da)(da)拓展有機硅(gui)產(chan)業的(de)(de)市(shi)場(chang)空間(jian),同時(shi)將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有機硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。