硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通(tong)常連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)橡膠(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)引入(ru)可提(ti)高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)耐高、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引入(ru)則可提(ti)高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工(gong)作。引入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)耐熱性(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突出,在180℃下(xia)可長期工(gong)作,稍(shao)高于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受(shou)數周或更長時間仍有彈(dan)性(xing),瞬時可耐300℃以(yi)上(shang)的(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)透(tou)氣性(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在合成(cheng)聚合物中(zhong)是較(jiao)高的(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)、不(bu)會導(dao)致凝(ning)血的(de)突出特性(xing),因此在醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的方法很多,通常按固化前的形態(tai)分(fen)(fen)為(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)的不同(tong),可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和用(yong)途(tu)的不同(tong)又(you)可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型、超耐(nai)(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)(nai)高溫(wen)型、高強力型、耐(nai)(nai)油型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)(gao)比表面積的(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用(yong)階段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)(yan)究所和(he)企業陸(lu)續開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千(qian)(qian)噸,其中高(gao)(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧烷變成(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主(zhu)要是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了降低(di)成(cheng)本(ben)或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性能及(ji)賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)性能,也加(jia)入(ru)相應(ying)的(de)(de)各(ge)種添(tian)加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)種有機過(guo)氧化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示(shi)。一次(ci)(ci)硫(liu)(liu)(liu)化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)進行高分(fen)子(zi)鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)反應(ying);二次(ci)(ci)硫(liu)(liu)(liu)化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)進行補充交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)(liu)(liu)化劑分(fen)解產物和(he)其他揮發性化合物以穩定硫(liu)(liu)(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)各項性能。常用(yong)的(de)(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)(jiao)機、捏合機及(ji)真(zhen)空(kong)密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度(du)一(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特(te)殊(shu)配(pei)方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這(zhe)對(dui)(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外(wai)線等十(shi)分穩定(ding),在(zai)不加(jia)任(ren)何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具有優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等氣體的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅(xiu),與人體組(zu)織不粘連,具有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為(wei)(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研天下(xia)的(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件(jian)方面的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang),可(ke)以大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全性(xing)能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件(jian)實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目前國內政府采購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)(bao)障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)(bao)障。預測未來(lai)3年(nian),我國室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)非石(shi)油(you)基合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但因(yin)為石(shi)油(you)價(jia)格的(de)大幅上漲,同時(shi)我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技術方(fang)面(mian)(mian)取得突(tu)破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟(long)斷,但目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)已發展(zhan)(zhan)成為全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大國(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格從2011年起開(kai)始(shi)低(di)于石(shi)油(you)基合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)油(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為廉(lian)價(jia)的(de)合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大規(gui)模(mo)替代石(shi)油(you)基合(he)(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓展(zhan)(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市(shi)場空間,同時(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)消費。