硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交替(ti)構(gou)成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含(han)甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)的引入(ru)(ru)可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的引入(ru)(ru)則可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油(you)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)(ru)苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐(nai)熱性(xing)能(neng)也(ye)很突出,在180℃下(xia)可長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受(shou)數周或更長時(shi)間仍有(you)彈性(xing),瞬時(shi)可耐(nai)300℃以(yi)上的高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的透氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透過率(lv)在合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高(gao)的。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理(li)惰性(xing)、不會導致凝血(xue)的突出特性(xing),因此在醫(yi)用領域應(ying)用廣泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅橡膠(jiao)分類的方法很(hen)多,通(tong)常按固化
前的(de)(de)(de)形態分(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫度(du)分(fen)為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單(dan)體的(de)(de)(de)不同,可(ke)分(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按性能和(he)用(yong)途(tu)的(de)(de)(de)不同又可(ke)分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)(xing)、超(chao)耐高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早(zao)期是由美國以三氯化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產品問世。1948年,采用(yong)高比表面積的(de)(de)氣(qi)相(xiang)法白(bai)炭(tan)黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性能躍升到(dao)實用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產技(ji)術的(de)(de)基礎(chu)。從(cong)二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開(kai)始(shi)生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國家有(you)美國。俄羅斯(si)、德國、日本(ben)、韓國和中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工(gong)業化研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年,多(duo)家研(yan)究(jiu)所和企業陸(lu)續開(kai)發出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年底,中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產能力為135千(qian)噸,其(qi)中高溫膠100千(qian)噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成彈性(xing)(xing)體的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主要以高分子量的(de)(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要是(shi)各種(zhong)類型的(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)增加(jia)數十倍。有時為了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及賦(fu)予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也(ye)加(jia)入相(xiang)應的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各種(zhong)有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成反應催化(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型(xing)方法如圖所示。一次硫化的目(mu)的是進行(xing)高分子(zi)鏈的交(jiao)聯(lian)反應(ying);二次硫化的目(mu)的是進行(xing)補充(chong)交(jiao)聯(lian)、驅除(chu)硫化劑分解產物和其他揮(hui)發性(xing)化合物以(yi)穩(wen)定硫化膠的各(ge)項性(xing)能。常用的設備有開(kai)放式煉膠機、捏合機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)特(te)(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些(xie)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭氧及紫外線(xian)等十分穩(wen)定(ding),在(zai)不加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有優(you)良(liang)的(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)(ju)有中等的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)(ju)有抗凝血(xue)作用,對肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別適合(he)作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)車工業(ye)協會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車產(chan)銷分(fen)別(bie)達(da)(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車工業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)用量約(yue)達(da)(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究(jiu),增(zeng)(zeng)加有機硅材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)車零部(bu)件方面的(de)(de)(de)(de)用量,可(ke)以大幅(fu)度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車的(de)(de)(de)(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車產(chan)量和(he)單車用量水(shui)平的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)車工業(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國家鼓勵自主品牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車零部(bu)件實現自主化,《2012年(nian)(nian)度黨(dang)政機關公務用車選用車型目(mu)錄(征求(qiu)意見(jian)稿(gao))》為(wei)自主品牌擴大在政府(fu)(fu)采購的(de)(de)(de)(de)市場份額(e),為(wei)改變目(mu)前國內政府(fu)(fu)采購以合資品牌產(chan)品為(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保障(zhang)。促進自主品牌發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用提(ti)(ti)供有力保障(zhang)。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國室(shi)溫硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車行(xing)業(ye)將以年(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大幅上漲,同(tong)時我(wo)國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產技術方面取(qu)得突破(po),有機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產技術在2005年前被幾家跨國(guo)(guo)公司(si)壟(long)斷,但目前我(wo)國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為全(quan)球有機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國(guo)(guo),這2個方面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大宗(zong)石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大規模替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大拓展(zhan)有機硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場(chang)空間,同(tong)時將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機硅(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)消費(fei)(fei)。