硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子(zi)交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通(tong)(tong)常連有(you)(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)(you)機基(ji)團的橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)(tong)的硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)的硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)的引入(ru)可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)(nai)(nai)高、低(di)溫(wen)(wen)(wen)性能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的引入(ru)則可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)(nai)(nai)溫(wen)(wen)(wen)及耐(nai)(nai)(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引入(ru)苯(ben)基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱性能(neng)也很(hen)突出,在(zai)180℃下可(ke)長期(qi)工作,稍高于200℃也能(neng)承受數周或(huo)更長時間仍(reng)有(you)(you)(you)彈性,瞬時可(ke)耐(nai)(nai)(nai)(nai)300℃以上的高溫(wen)(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的透(tou)氣性好,氧氣透(tou)過率在(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物中是較(jiao)高的。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)(you)生理惰性、不會導致凝血的突出特(te)性,因此在(zai)醫用領域應(ying)用廣泛。
主要(yao)品(pin)種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類(lei)的(de)方(fang)法很多,通常按固化(hua)前(qian)的(de)形態分(fen)(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用單體的(de)不同(tong),可分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng)(deng)(deng);按性能和用途的(de)不同(tong)又可分(fen)(fen)為(wei)通用型(xing)(xing)(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)等(deng)(deng)(deng)等(deng)(deng)(deng)。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采(cai)用高(gao)比表面積的(de)(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升(sheng)到實(shi)用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多(duo)家研(yan)究所和企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千(qian)噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅氧烷(wan)(wan)變(bian)成彈性(xing)體(ti)的(de)過程是(shi)經(jing)過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)成型的(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子(zi)量的(de)聚甲基乙烯基硅氧烷(wan)(wan)為生膠(jiao),混入補(bu)強(qiang)填(tian)料、硫化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加熱加壓下硫化(hua)(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主(zhu)要是(shi)各種(zhong)類型的(de)白炭黑(hei),可(ke)使硫化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增(zeng)加數十倍。有時為了降低成本或改善膠(jiao)料性(xing)能及(ji)賦予硫化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊(shu)的(de)性(xing)能,也加入相應(ying)的(de)各種(zhong)添加劑(ji)。硫化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物或加成反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖(tu)所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是進(jin)行高分子鏈的交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)劑(ji)分解產(chan)物和其他揮發(fa)性化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的各項性能。常用的設(she)備有開放(fang)式(shi)煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真(zhen)空密煉(lian)機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫(zi)外線等十分穩定,在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)(ti)組織不粘(zhan)連,具(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特(te)別(bie)適合作為(wei)(wei)醫(yi)用(yong)材(cai)料。
硅(gui)橡膠的(de)用(yong)量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅橡膠的(de)用(yong)(yong)量約(yue)達2.0萬t。根據觀研天下(xia)的(de)新研究(jiu),增(zeng)加(jia)有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)用(yong)(yong)量,可以(yi)大(da)幅度提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性(xing)能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅橡膠需求(qiu)的(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大(da)在(zai)政(zheng)府采購的(de)市場份額(e),為改變目前國內政(zheng)府采購以(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)局(ju)面(mian)提供了(le)保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)(yong)提供有力保(bao)障。預測未來3年(nian),我國室溫(wen)硫化硅橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因(yin)(yin)為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技術方面取得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷(duan),但目前我國(guo)已(yi)發展(zhan)成為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo),這(zhe)2個(ge)方面原因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)起開(kai)始低于石(shi)油(you)基合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模(mo)替代(dai)石(shi)油(you)基合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。