硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原子交替構(gou)成(cheng),硅(gui)原子上通(tong)常(chang)連有兩(liang)個(ge)有機基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由含甲基(ji)(ji)(ji)(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)引入可(ke)提(ti)高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)高、低溫(wen)(wen)性能(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)引入則可(ke)提(ti)高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫(wen)(wen)性能(neng)良(liang)好,一(yi)般在(zai)(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)熱性能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍(shao)高于200℃也能(neng)承受數(shu)周或更長時間仍(reng)有彈性,瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)透氣性好,氧(yang)氣透過率在(zai)(zai)合成(cheng)聚合物(wu)中(zhong)是(shi)較高的(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有生(sheng)理惰性、不(bu)會導致凝血(xue)的(de)突出特性,因此在(zai)(zai)醫用領域(yu)應用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的方法很(hen)多,通常按(an)固(gu)(gu)化(hua)前的形態分為固(gu)(gu)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)度分為室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體(ti)的不同(tong)(tong),可分為甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能和用途的不同(tong)(tong)又可分為通用型、超(chao)(chao)耐低(di)溫(wen)型、超(chao)(chao)耐高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力(li)型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美國以(yi)三(san)氯化鐵為催(cui)化劑合成的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世(shi)。1948年,采(cai)用高比表面積的(de)(de)(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)躍升到實用階(jie)段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成開始(shi)生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國家有美國。俄(e)羅斯、德國、日(ri)本、韓(han)國和中(zhong)國等(deng)。中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業化研(yan)(yan)究(jiu)始(shi)于1957年,多家研(yan)(yan)究(jiu)所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力(li)為135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠是(shi)(shi)(shi)指聚(ju)硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)過程(cheng)是(shi)(shi)(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主要(yao)(yao)以(yi)高(gao)分子量的(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)為生膠,混入補強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)劑等,在加熱加壓下(xia)硫化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠的(de)補強(qiang)主要(yao)(yao)是(shi)(shi)(shi)各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠的(de)強(qiang)度增加數十(shi)倍。有時為了降低成(cheng)本或(huo)(huo)改善膠料性(xing)能(neng)(neng)及賦予硫化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能(neng)(neng),也加入相(xiang)應的(de)各(ge)種(zhong)添加劑。硫化(hua)(hua)劑是(shi)(shi)(shi)各(ge)種(zhong)有機(ji)過氧化(hua)(hua)物或(huo)(huo)加成(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖所(suo)示(shi)。一次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈的(de)交聯(lian)(lian)反(fan)應;二次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行(xing)補充交聯(lian)(lian)、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解(jie)產物和(he)其(qi)他揮發性(xing)化(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)各(ge)項性(xing)能。常用的(de)設(she)備有開放式煉(lian)膠機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及真空(kong)密煉(lian)機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征(zheng)是高溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度僅是天然(ran)(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上(shang)的(de)高溫(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持(chi)一(yi)(yi)定(ding)的(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)能無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)度一(yi)(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達(da)-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能優異(yi)。這對航空(kong)、宇航工業的(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及紫外線等(deng)(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加(jia)(jia)任何(he)添加(jia)(jia)劑(ji)的(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有(you)(you)優良的(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)的(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)高溫(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧、二(er)氧化(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人(ren)體(ti)組織(zhi)不粘連(lian),具(ju)(ju)有(you)(you)抗(kang)凝(ning)血作用(yong),對肌體(ti)組織(zhi)的(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特別適合作為醫(yi)用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會(hui)統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用量(liang)(liang)約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)新研究(jiu),增加有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方(fang)面的(de)(de)用量(liang)(liang),可以(yi)大(da)幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)用量(liang)(liang)水平的(de)(de)提高都將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)增加。國家鼓(gu)勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)(zheng)機關公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴大(da)在(zai)政(zheng)(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改變目(mu)前國內政(zheng)(zheng)府采購(gou)以(yi)合資品(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)局(ju)面提供了保(bao)障。促(cu)進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發(fa)(fa)展,國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用提供有力(li)保(bao)障。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的98%。但因為石(shi)油(you)(you)價格的大(da)幅(fu)上漲,同時我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的生產技術(shu)方面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的生產技術(shu)在(zai)2005年前被幾家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已發展成為全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大(da)國(guo),這2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的價格從2011年起開始低于石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的80%~90%,成為廉價的合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模(mo)替(ti)代石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的市場空間,同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他(ta)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的消費。