硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)(yang)原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含(han)甲(jia)基(ji)和(he)少量(liang)乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組(zu)成。苯基(ji)的(de)引(yin)入可提(ti)(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)入則可提(ti)(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好(hao)(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)工作(zuo)。引(yin)入苯基(ji)后(hou),可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數(shu)周或更(geng)長時(shi)間(jian)仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好(hao)(hao),氧(yang)(yang)氣(qi)透(tou)過率在(zai)(zai)合成聚(ju)合物中是(shi)較(jiao)高(gao)的(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突出特(te)性(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠分(fen)類的方法很多,通常按固(gu)化前的形態分(fen)為(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按硫(liu)化溫度分(fen)為(wei)室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按所(suo)用(yong)單體(ti)的不(bu)同,可(ke)分(fen)為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等(deng);按性(xing)能和(he)用(yong)途(tu)的不(bu)同又(you)可(ke)分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低(di)溫型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國(guo)(guo)以三(san)氯(lv)化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世。1948年,采用(yong)(yong)高(gao)比表(biao)面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能(neng)躍升到實用(yong)(yong)階(jie)段(duan),奠(dian)定了(le)現(xian)代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成開(kai)始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(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)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年,多(duo)家研(yan)究(jiu)所和企業(ye)陸續(xu)開(kai)發(fa)出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫化硅(gui)橡膠
高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)(wan)變成彈性(xing)(xing)體(ti)(ti)的過程是經過高溫(wen)(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成型的。它主(zhu)要(yao)以高分子量(liang)的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷(wan)(wan)為生(sheng)膠(jiao),混入補(bu)強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加熱(re)加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)體(ti)(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的補(bu)強主(zhu)要(yao)是各(ge)種(zhong)(zhong)類型的白(bai)炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的強度增(zeng)加數十(shi)倍。有時為了降(jiang)低成本或(huo)改(gai)善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊(shu)的性(xing)(xing)能,也加入相(xiang)應(ying)的各(ge)種(zhong)(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加成反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法(fa)如圖所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯反應(ying);二次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充交聯、驅除硫化(hua)劑分(fen)解產物(wu)和其他揮發性(xing)(xing)化(hua)合(he)物(wu)以穩(wen)定(ding)硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項(xiang)性(xing)(xing)能(neng)。常用的(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠(jiao)機、捏(nie)合(he)機及真空密(mi)煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征是高溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)僅是天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬(ying)度(du)(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)(deng)十分(fen)穩(wen)定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就(jiu)具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳(tan)等(deng)(deng)氣體的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織不粘連(lian),具(ju)有(you)抗(kang)凝(ning)血作用,對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特(te)(te)別適(shi)合作為醫用材料(liao)。
硅橡(xiang)膠的用(yong)量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分別(bie)增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根(gen)據觀研天下(xia)的(de)(de)(de)(de)新研究,增加有機(ji)硅材料(liao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大(da)幅度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業對(dui)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵(li)自主品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自主品(pin)牌(pai)擴(kuo)大(da)在(zai)(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為改(gai)變目前國(guo)內政(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供了保(bao)障(zhang)(zhang)。促進自主品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保(bao)障(zhang)(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以年(nian)均(jun)20%增長(chang)。
此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約(yue)占非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大幅(fu)上漲(zhang),同時我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產技術方面取(qu)得(de)突(tu)破,有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產技術在(zai)2005年前(qian)被(bei)幾家(jia)跨國公司壟(long)斷,但目前(qian)我(wo)國已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)體第1大國,這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)價格從2011年起開(kai)始低于石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開(kai)始大規模(mo)替代石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這將極大拓展有(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費(fei)。