硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)和氧原子(zi)交(jiao)替構成,硅(gui)原子(zi)上(shang)通(tong)常連有兩個有機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普(pu)通(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠主(zhu)要由含(han)甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)(ru)可提(ti)(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)(ru)則可提(ti)(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作。引入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下可長(chang)期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周(zhou)或(huo)更長(chang)時間仍有彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透(tou)過(guo)率(lv)在(zai)合成聚合物中是較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血(xue)的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫(yi)用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的方法很多,通(tong)常按(an)(an)固化(hua)前的形態分(fen)(fen)為(wei)固體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體的不(bu)同,可分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能和(he)用(yong)途的不(bu)同又可分(fen)(fen)為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由(you)美國(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年(nian),采用高比(bi)表面(mian)積的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑(hei)補(bu)強的(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)(neng)躍升到(dao)實用階(jie)段,奠定(ding)了現(xian)代硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅烷合成開(kai)始(shi)生產(chan)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業(ye)化(hua)研究(jiu)始(shi)于1957年(nian),多(duo)家研究(jiu)所和企(qi)業(ye)陸(lu)續開(kai)發出各種(zhong)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)(neng)力為135千噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧(yang)(yang)烷(wan)變成彈(dan)性體的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫化成型(xing)的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅氧(yang)(yang)烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混入補(bu)強填(tian)料、硫化劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫化成彈(dan)性體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫化膠(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)增加(jia)(jia)數(shu)十倍(bei)。有時(shi)為(wei)了降低(di)成本或改(gai)善膠(jiao)料性能及賦予硫化膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能,也(ye)加(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫化劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有機過氧(yang)(yang)化物或加(jia)(jia)成反應催化劑(ji)。
加工成(cheng)型(xing)方法如圖所示。一次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行高分子(zi)鏈的(de)交聯(lian)(lian)反應;二次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行補充(chong)交聯(lian)(lian)、驅除硫化(hua)(hua)劑(ji)分解(jie)產(chan)物和(he)其他(ta)揮發(fa)性(xing)化(hua)(hua)合物以穩(wen)定硫化(hua)(hua)膠的(de)各項(xiang)性(xing)能。常用的(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠顯著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)(shi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)(shi)天然(ran)橡(xiang)膠或某(mou)些合(he)成橡(xiang)膠的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達(da)-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這(zhe)對(dui)航空(kong)、宇航工業的(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)膠中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫(zi)外線(xian)等(deng)十分(fen)穩定,在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況(kuang)下,就具有優良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠具有優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)膠差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通(tong)(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)膠。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠具有中(zhong)(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)膠對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧、二(er)氧化(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)膠高(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連(lian),具有抗凝(ning)血作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適(shi)合(he)作為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增加(jia)有機硅材(cai)料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)實(shi)現(xian)自主(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府(fu)采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改(gai)變目(mu)前國(guo)內(nei)政(zheng)府(fu)采購(gou)以(yi)(yi)合(he)資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供了(le)保障。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保障。預測未來3年,我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)非石油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石油(you)價格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術方面(mian)取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)前被(bei)幾家跨(kua)國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目前我國(guo)(guo)已(yi)發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)國(guo)(guo),這2個(ge)方面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起(qi)開始(shi)(shi)低于(yu)石油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)(shi)大(da)規模替(ti)代石油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費。