硅橡膠是指主(zhu)(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交(jiao)替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)主(zhu)(zhu)要由(you)含甲基(ji)(ji)和(he)少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可提(ti)(ti)高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則(ze)可提(ti)(ti)高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)后(hou),可達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性能(neng)(neng)(neng)(neng)也很(hen)突出,在(zai)(zai)180℃下可長(chang)期工作,稍高于(yu)200℃也能(neng)(neng)(neng)(neng)承受數(shu)周或更(geng)長(chang)時間(jian)仍有(you)彈性,瞬時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性好,氧(yang)氣(qi)透過(guo)率在(zai)(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物(wu)中(zhong)是較高的(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有(you)生理惰性、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出特性,因(yin)此(ci)在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛。
主要(yao)品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠分(fen)類的(de)方(fang)法很多,通常按(an)(an)固化(hua)(hua)前的(de)形(xing)態分(fen)為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和(he)液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)所用(yong)(yong)單體(ti)(ti)的(de)不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲(jia)(jia)基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等;按(an)(an)性(xing)能和(he)用(yong)(yong)途的(de)不同又(you)可分(fen)為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比(bi)表面積(ji)的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技(ji)術的(de)基(ji)礎。從二(er)(er)甲基(ji)二(er)(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研究始于1957年(nian),多家研究所(suo)和(he)企(qi)業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧烷變成彈性體的過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型的。它主要(yao)以高分子量的聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生(sheng)膠(jiao),混(hun)入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)化(hua)成彈性體。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的補強(qiang)主要(yao)是各(ge)(ge)種類(lei)型的白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的強(qiang)度增加(jia)數十(shi)倍。有時(shi)為了(le)降低(di)成本或改善膠(jiao)料性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的性能(neng),也加(jia)入(ru)相應(ying)(ying)的各(ge)(ge)種添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是各(ge)(ge)種有機過(guo)氧化(hua)物或加(jia)成反應(ying)(ying)催化(hua)劑。
加(jia)工成型方法如圖(tu)所(suo)示(shi)。一次硫(liu)化(hua)(hua)的目(mu)的是進行(xing)高分子鏈的交(jiao)聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的目(mu)的是進行(xing)補充(chong)交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮(hui)發性(xing)化(hua)(hua)合物(wu)以(yi)穩(wen)定硫(liu)化(hua)(hua)膠的各項性(xing)能。常用的設備(bei)有開放式煉膠機、捏合機及真空密(mi)煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing),雖(sui)然(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)、回彈性(xing)和(he)表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)(xian)變化。(2)低(di)(di)溫(wen)性(xing)能(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)(di)溫(wen)性(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)(deng)十分穩(wen)定(ding),在不(bu)加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理(li)(li)機(ji)械性(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機(ji)械性(xing)能(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理(li)(li)機(ji)械性(xing)能(neng)優(you)于(yu)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化學試劑性(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)(ti)組(zu)織不(bu)粘連(lian),具有抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合作為(wei)醫用材料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業硅(gui)橡膠(jiao)的用(yong)量約(yue)達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天(tian)下的新研(yan)究,增加有(you)機硅(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件方面的用(yong)量,可以(yi)(yi)大(da)幅(fu)度提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量水平的提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業對硅(gui)橡膠(jiao)需求的增加。國家鼓勵自主(zhu)(zhu)品牌的汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件實現(xian)自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品牌擴大(da)在政(zheng)府采購(gou)的市場份額,為(wei)改變目(mu)前國內政(zheng)府采購(gou)以(yi)(yi)合資(zi)品牌產品為(wei)主(zhu)(zhu)的局面提供(gong)了(le)保(bao)障(zhang)。促(cu)進(jin)自主(zhu)(zhu)品牌發展(zhan),國產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的應(ying)用(yong)提供(gong)有(you)力保(bao)障(zhang)。預測未來3年(nian),我國室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均(jun)20%增長(chang)。
此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)(dan)因為石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同(tong)時(shi)(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)(dan)目前(qian)我國(guo)已發展成(cheng)為全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始低于(yu)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。