硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和氧(yang)原(yuan)子交(jiao)替(ti)構成,硅(gui)原(yuan)子上通常連有兩(liang)個(ge)有機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入可提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)能,三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)引入則可提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能良好,一般在-55℃下仍能工作。引入苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能也很突(tu)出,在180℃下可長期工作,稍高(gao)于200℃也能承受(shou)數(shu)周(zhou)或更長時(shi)間仍有彈性(xing),瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在合成聚合物中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理(li)惰性(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)突(tu)出特(te)性(xing),因此(ci)在醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通常按固化
前(qian)的形態分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用單(dan)體的不同,可分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能和(he)用途(tu)的不同又可分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)通用型、超耐(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)高溫(wen)型、高強(qiang)力型、耐(nai)油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)高比(bi)表面積(ji)的(de)氣相(xiang)法(fa)白炭黑(hei)補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍(yue)升到實(shi)用(yong)階段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和(he)企業陸續開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力(li)為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫硫化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅氧(yang)烷變成彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)過程是經(jing)過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成型的(de)。它主要以高(gao)(gao)分子量的(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為(wei)(wei)生膠(jiao),混(hun)入補強(qiang)填(tian)料、硫化(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下硫化(hua)(hua)成彈(dan)性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)補強(qiang)主要是各(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑,可(ke)使硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度(du)增(zeng)加數十倍(bei)。有(you)時為(wei)(wei)了降低(di)成本或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦(fu)予(yu)硫化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能(neng),也加入相應的(de)各(ge)種(zhong)添加劑(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)有(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加成反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法如圖所示。一次硫化的(de)目的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交聯(lian)反(fan)應;二次硫化的(de)目的(de)是進行補(bu)充交聯(lian)、驅除(chu)硫化劑分(fen)解產物和其他(ta)揮發性(xing)化合(he)物以(yi)穩定硫化膠的(de)各項性(xing)能。常用(yong)的(de)設備有開放式煉(lian)膠機、捏合(he)機及真(zhen)空(kong)密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的特(te)征是高(gao)溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的強度(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的一(yi)半,但在200℃以上的高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度(du),且力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的玻(bo)璃化(hua)溫(wen)度(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業(ye)的意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(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,在不加任(ren)何添加劑(ji)的情況下(xia),就具(ju)有優良的耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的高(gao)溫(wen)和-50℃的低溫(wen)下(xia),其物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學(xue)(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)(deng)的耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)(ti)(ti)組織不粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)(ti)組織的反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少(shao)。特(te)別(bie)適(shi)合(he)(he)作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業協會統計(ji),2012年(nian)(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別達(da)到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分別增(zeng)長(chang)(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業硅(gui)橡膠的用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀研天(tian)下的新研究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)方面的用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水(shui)平的提(ti)高都將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業對硅(gui)橡膠需求(qiu)的增(zeng)加。國家鼓勵自(zi)主品牌的汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)(nian)(nian)度黨政機(ji)關(guan)公務(wu)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主品牌擴(kuo)大在政府采購(gou)的市場份額,為(wei)改變目(mu)前國內政府采購(gou)以合資品牌產品為(wei)主的局面提(ti)供了保(bao)(bao)障。促進(jin)自(zi)主品牌發展(zhan),國產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)(bao)障。預(yu)測未(wei)來3年(nian)(nian)(nian),我國室溫硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以年(nian)(nian)(nian)均20%增(zeng)長(chang)(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)非石油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠,約占非石油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠消費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石油(you)價格的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時(shi)我國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技術方(fang)面取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技術在2005年前被幾(ji)家(jia)跨國公司(si)壟斷,但(dan)目前我國已發展成為(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大(da)國,這2個方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)價格從2011年起開始(shi)低(di)于石油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠,僅約為(wei)大(da)宗石油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉(lian)價的(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠,并開始(shi)大(da)規模替代石油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠。這將(jiang)極(ji)大(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)消費。