硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原子(zi)交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)(shang)通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組(zu)成。苯基(ji)的(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)引入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一般(ban)在-55℃下(xia)仍能(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐熱性(xing)能(neng)也(ye)很突出,在180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或(huo)更長(chang)時(shi)間(jian)仍有(you)彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)耐300℃以上(shang)(shang)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透氣性(xing)好(hao),氧(yang)(yang)氣透過率(lv)在合成聚合物中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰(duo)性(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)突出特性(xing),因此在醫用領(ling)域應用廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠分(fen)類(lei)的(de)方法很多,通常按(an)固(gu)化前(qian)的(de)形態分(fen)為固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液(ye)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)為室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體的(de)不(bu)同,可分(fen)為甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)性能和用(yong)途的(de)不(bu)同又可分(fen)為通用(yong)型(xing)(xing)(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期是由美國(guo)(guo)以三(san)氯化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用高比表面積的(de)氣相法白(bai)炭黑(hei)補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)性(xing)能躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產技(ji)術的(de)基(ji)(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)國(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)工業化研究始于1957年(nian)(nian),多(duo)家研究所和(he)(he)企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產能力為(wei)135千噸,其中高溫膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠是(shi)指(zhi)聚(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要以高分(fen)子量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)氧烷為生膠,混入(ru)補強(qiang)(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)補強(qiang)(qiang)主要是(shi)各(ge)種類(lei)型(xing)的(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)數(shu)十倍。有時為了降低成(cheng)本或改善膠料性能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)膠各(ge)種特殊的(de)(de)性能(neng),也(ye)加(jia)(jia)入(ru)相應(ying)的(de)(de)各(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種有機過氧化(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖(tu)所示。一次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進(jin)行高分子(zi)鏈的(de)交聯(lian)反應;二(er)次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進(jin)行補充(chong)交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)(liu)化劑分解產物(wu)和其(qi)他揮發性(xing)化合物(wu)以(yi)穩定硫(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)各(ge)項性(xing)能(neng)。常用的(de)設備(bei)有(you)開放(fang)式(shi)煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是(shi)天然橡膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半,但在200℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)柔韌性(xing)、回彈性(xing)和(he)(he)表面硬(ying)度(du),且力學性(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)意(yi)義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩定,在不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有優良的(de)耐(nai)候性(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異(yi)的(de)絕緣(yuan)性(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)和(he)(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)也非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)物(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過(guo)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳(tan)等(deng)氣體(ti)的(de)透氣性(xing)比天然橡膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅(xiu),與人(ren)體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)組織(zhi)的(de)反應性(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合(he)作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約(yue)達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新研究(jiu),增加(jia)有(you)機硅(gui)(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)(yi)大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)(zai)政府采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)內政府采(cai)購以(yi)(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供了(le)保障。促進自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發展,國(guo)產(chan)(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有(you)力保障。預測(ce)未(wei)來(lai)3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)(yi)年(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是重要的非(fei)石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消費量的98%。但因為(wei)石油(you)價(jia)格的大幅上(shang)漲,同時我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的關鍵原(yuan)料有(you)(you)機硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的生(sheng)產技術(shu)方(fang)面取得突破(po),有(you)(you)機硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的生(sheng)產技術(shu)在(zai)2005年(nian)(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷(duan),但目前我(wo)國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大國(guo),這(zhe)2個方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的價(jia)格從2011年(nian)(nian)起開始(shi)低于石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大宗(zong)石油(you)基(ji)(ji)橡膠(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大規模替代石油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極(ji)大拓展有(you)(you)機硅(gui)(gui)產業的市場空間,同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)(you)機硅(gui)(gui)產品的消費。