硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)和(he)氧原子交替構成(cheng),硅(gui)原子上通常(chang)連(lian)有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)膠。普通的(de)硅(gui)橡(xiang)膠主要(yao)由含甲基(ji)和(he)少量(liang)乙(yi)烯基(ji)的(de)硅(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)引入(ru)則(ze)可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能良好,一般在-55℃下(xia)仍能工作。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能也很(hen)突(tu)出(chu),在180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍(shao)高(gao)于(yu)200℃也能承受數周或(huo)更(geng)長時(shi)(shi)間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率在合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)(ci)在醫用(yong)(yong)領域應用(yong)(yong)廣泛。
主要(yao)品種(zhong)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分類的方(fang)法很多,通常按(an)固化(hua)前(qian)的形(xing)態分為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫度分為室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體的不同(tong),可分為甲基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性(xing)能和用(yong)(yong)途(tu)的不同(tong)又可分為通用(yong)(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)、超(chao)耐高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高比表面(mian)積的(de)(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能(neng)躍升到(dao)實用階(jie)段,奠(dian)定了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研究(jiu)始于1957年(nian),多家(jia)研究(jiu)所和企業陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其中高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅氧烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的。它主要以高分(fen)子(zi)量的聚甲基乙烯基硅氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)劑等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下(xia)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡膠(jiao)(jiao)的補強(qiang)主要是各(ge)種(zhong)類型(xing)的白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本(ben)或(huo)改善(shan)膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的性(xing)能,也加(jia)入相應的各(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫(liu)化(hua)劑是各(ge)種(zhong)有(you)機過氧化(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑。
加工成型方(fang)法(fa)如(ru)圖所示。一(yi)次硫化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高分子鏈(lian)的(de)交聯反(fan)應;二次硫化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充交聯、驅(qu)除(chu)硫化(hua)劑(ji)分解產物和其他揮發性化(hua)合(he)物以穩定(ding)硫化(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式(shi)煉(lian)(lian)膠(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真(zhen)空密(mi)煉(lian)(lian)機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然橡膠(jiao)或某些合成橡膠(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)仍能(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)(ming)顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩定(ding)(ding),在不加(jia)任(ren)何(he)添加(jia)劑的(de)(de)情況(kuang)下,就具有(you)優良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)具有(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)(yong)橡膠(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)(yong)橡膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)具有(you)中等的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人體組織(zhi)不粘連,具有(you)抗(kang)凝(ning)血(xue)作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常少。特(te)別適合作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的(de)用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別達(da)到1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增加(jia)有(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)(jian)方面(mian)的(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業對硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)增加(jia)。國(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)(jian)實現自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政機關(guan)(guan)公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(lu)(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在政府采購的(de)市場份額,為(wei)改變目前(qian)國(guo)內(nei)政府采購以合資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局(ju)面(mian)提供了保(bao)障。促(cu)進自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力保(bao)障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將以年(nian)均20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)(shi)(shi)油價格的(de)(de)(de)(de)大幅上漲(zhang),同(tong)時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)方(fang)面取得突破(po),有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但(dan)目前(qian)我國(guo)已發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大國(guo),這2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始低于石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大宗石(shi)(shi)(shi)油基(ji)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開始大規模替代石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這將極(ji)大拓展(zhan)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場(chang)空(kong)間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)消費。