硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原子交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通常連有兩個有機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含(han)甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入則可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良(liang)好(hao),一般在-55℃下仍(reng)能工作(zuo)。引入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)(xing)能也很突出(chu),在180℃下可長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能承(cheng)受數周或更長時(shi)間仍(reng)有彈(dan)性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可耐300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透(tou)過率在合(he)成聚合(he)物(wu)中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要(yao)品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的方(fang)法(fa)很多(duo),通常按固化(hua)(hua)前(qian)的形態(tai)分(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)(liu)化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)單(dan)體(ti)的不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途的不(bu)同(tong)又可分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑合(he)成的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高比表面積(ji)的(de)氣(qi)相(xiang)法白炭黑補(bu)強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開始(shi)(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)(yan)究(jiu)始(shi)(shi)于1957年(nian)(nian),多家研(yan)(yan)究(jiu)所和(he)企業陸(lu)續(xu)開發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它主要(yao)(yao)以高(gao)分子量的(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)(yang)烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)補強填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下(xia)硫(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補強主要(yao)(yao)是(shi)各種類(lei)型的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度增加(jia)(jia)數十(shi)倍(bei)。有時為了降低(di)成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各種特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入(ru)相(xiang)應(ying)的(de)各種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)各種有機過氧(yang)(yang)化(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成型方法(fa)如圖所示。一次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充交聯、驅除硫(liu)化劑分解產物和其他揮發性(xing)(xing)化合(he)物以穩定硫(liu)化膠的(de)(de)各項性(xing)(xing)能。常用的(de)(de)設(she)備(bei)有開放式煉膠機(ji)(ji)、捏合(he)機(ji)(ji)及(ji)真空(kong)密煉機(ji)(ji)。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠顯著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)膠或某些合成橡(xiang)膠的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠仍能(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這對航空、宇航工業的(de)(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠中Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭(chou)氧及(ji)紫外線等十分穩定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)(you)良的(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠具有優(you)(you)異的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)(chang)好。(5)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠常(chang)(chang)(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)膠差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其物理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)膠。(6)耐油及(ji)化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠具有中等的(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠對空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)膠高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠無毒,無味(wei),無嗅,與人體(ti)組織不粘(zhan)連,具有抗凝(ning)血作用(yong),對肌體(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)(chang)少。特別適合作為(wei)醫(yi)用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量(liang)
據中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業協(xie)會統計(ji),2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別(bie)達(da)(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)用量(liang)約達(da)(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加有機硅材料在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)用量(liang),可以大幅度(du)(du)提高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業對(dui)硅橡(xiang)(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自主(zhu)化,《2012年度(du)(du)黨政(zheng)機關公務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府采購的(de)(de)(de)市(shi)場份額(e),為(wei)(wei)改(gai)變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購以合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了(le)保障。促進(jin)自主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)(fa)展(zhan),國(guo)(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用提供有力保障。預測未來3年,我國(guo)(guo)室(shi)溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的98%。但因為石(shi)(shi)油(you)(you)價格的大(da)幅上漲,同(tong)(tong)時我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的關(guan)鍵原料有(you)(you)機硅(gui)(gui)單體的生產技(ji)術方面取得突破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)單體的生產技(ji)術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但目前(qian)我國(guo)已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo),這2個方面原因使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的價格從2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價的合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開始大(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)有(you)(you)機硅(gui)(gui)產業的市場(chang)空間,同(tong)(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)(you)機硅(gui)(gui)產品的消(xiao)費。