硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧原子(zi)(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)(zi)上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節(jie)組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫性(xing)(xing)能,三氟丙(bing)基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)則可(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油(you)性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)能良好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)(xia)仍能工(gong)作(zuo)。引入(ru)(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能也(ye)很突出,在(zai)180℃下(xia)(xia)可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍高于200℃也(ye)能承受數(shu)周或(huo)更長時(shi)間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透(tou)過率在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用領(ling)域應(ying)用廣泛(fan)。
主要品(pin)種
硅橡膠(jiao)分類的方法很多,通常按固化
前的(de)形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)單體(ti)的(de)不同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)不同又可(ke)分為(wei)通用(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國以(yi)三氯化(hua)鐵(tie)為(wei)催(cui)化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高比表(biao)面(mian)積的(de)(de)(de)氣(qi)相法白炭黑(hei)補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功(gong),使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實(shi)用階段,奠定(ding)了現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國家有美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中(zhong)國等(deng)。中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年,多家研(yan)究所和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產能(neng)力為(wei)135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是指(zhi)聚(ju)硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)過程(cheng)是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要以(yi)高分子量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao),混入補(bu)強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補(bu)強主要是各(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白炭黑(hei),可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數(shu)十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)或(huo)(huo)改善(shan)膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦(fu)予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊(shu)的(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種(zhong)(zhong)有機(ji)過氧化(hua)(hua)物或(huo)(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)是進(jin)行(xing)高(gao)分(fen)(fen)子鏈的(de)(de)(de)(de)(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)是進(jin)行(xing)補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分(fen)(fen)解(jie)產物和其他揮發性化(hua)合(he)物以穩(wen)定硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)備有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可(ke)達-100℃,表(biao)明(ming)(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業(ye)的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等十分穩(wen)定,在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體組織不粘(zhan)連,具(ju)有抗凝血作用,對肌(ji)體組織的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)(chang)少。特別適(shi)合(he)作為醫(yi)用材料。
硅橡(xiang)膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協(xie)會(hui)統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同(tong)比(bi)分(fen)別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增加有機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方(fang)面的(de)(de)用(yong)量,可(ke)以大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量水平(ping)的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵(li)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)(fa)展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政機(ji)關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見(jian)稿)》為(wei)(wei)(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大(da)在政府采(cai)購的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)(guo)內政府采(cai)購以合資品(pin)牌產(chan)(chan)(chan)品(pin)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保障。促(cu)進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌發(fa)(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)為(wei)(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將(jiang)以年(nian)均(jun)20%增長。
此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大幅上漲,同(tong)時我國(guo)(guo)在(zai)(zai)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機硅單體的(de)(de)生產技(ji)術(shu)方(fang)面取得突破,有機硅單體的(de)(de)生產技(ji)術(shu)在(zai)(zai)2005年前(qian)(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目(mu)前(qian)(qian)我國(guo)(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為全球有機硅單體第1大國(guo)(guo),這(zhe)2個方(fang)面原因使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起(qi)開始(shi)低(di)于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大拓(tuo)展有機硅產業的(de)(de)市場空(kong)間(jian),同(tong)時將(jiang)帶動硅油(you)(you)、硅烷偶(ou)聯(lian)劑和硅樹(shu)脂等其他有機硅產品(pin)的(de)(de)消費。