硅橡膠是指主鏈(lian)(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)(ji)后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數周或更(geng)長(chang)時間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生理惰(duo)性(xing)、不(bu)會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類的方法很多,通(tong)常按固化(hua)前(qian)的形態分(fen)為固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用單體(ti)的不同,可分(fen)為甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能(neng)和用途的不同又可分(fen)為通(tong)用型(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐高(gao)(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)(gao)強(qiang)力(li)型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高比表面積的(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到(dao)實用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業化研究始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研究所和企業陸續開發出(chu)各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力(li)為(wei)135千(qian)噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要(yao)以高(gao)分子量的(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao),混入(ru)(ru)補強填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補強主要(yao)是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)白(bai)炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時為了(le)降(jiang)低成(cheng)本或(huo)改(gai)善膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)入(ru)(ru)相應(ying)的(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)有機(ji)過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成(cheng)型方法如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行高(gao)分(fen)子鏈的(de)交聯反應;二次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行補充交聯、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分(fen)解產(chan)物(wu)和其他(ta)揮(hui)發(fa)性化(hua)合(he)(he)物(wu)以穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)各(ge)項性能。常用的(de)設備有開放式(shi)煉膠機(ji)、捏合(he)(he)機(ji)及(ji)真空(kong)密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高溫穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高溫環境(jing)下(xia)(xia),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯變(bian)化。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫度一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達(da)-100℃,表明其低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)(you)異。這對(dui)(dui)航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外(wai)線等十分(fen)穩定(ding),在(zai)不加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有優(you)(you)(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)(you)(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫和-50℃的(de)(de)(de)低溫下(xia)(xia),其物(wu)理(li)(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)(you)于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)(ti)(ti)組織不粘連,具(ju)(ju)有抗凝血作用,對(dui)(dui)肌體(ti)(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合(he)作為(wei)醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協(xie)會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加有機硅(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和(he)單(dan)車(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵(li)自主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政機關(guan)(guan)公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大在(zai)政府采購的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目前國(guo)內政府采購以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)障。促進自主(zhu)品(pin)牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(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),我國(guo)室溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠是重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,約占(zhan)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠消費量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)價格(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方面(mian)取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年前被幾家(jia)跨國公司壟斷,但目前我國已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國,這2個方面(mian)原因使硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)價格(ge)(ge)從2011年起開始低于石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,僅(jin)約為大(da)(da)宗(zong)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,并開始大(da)(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠。這將極(ji)大(da)(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)市場空(kong)間,同時將帶(dai)動(dong)硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和(he)硅(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)消費。