硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由(you)(you)硅(gui)(gui)和氧原子(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)(tong)常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通(tong)(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)主(zhu)要(yao)由(you)(you)含(han)甲基(ji)(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入可(ke)(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入則可(ke)(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)(yin)入苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)很(hen)突出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高于(yu)200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長(chang)時(shi)間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透(tou)過率在(zai)合成聚(ju)合物中是較高的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導致(zhi)凝血(xue)的(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類的(de)方法很多,通常(chang)按(an)固化前的(de)形態分(fen)為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化溫(wen)(wen)度(du)分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)單體的(de)不(bu)(bu)同,可分(fen)為(wei)甲(jia)(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng)(deng);按(an)性能和用(yong)途的(de)不(bu)(bu)同又(you)可分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比表(biao)面積的(de)(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)躍(yue)升到實用階段(duan),奠(dian)定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)工業化(hua)研究始于1957年(nian)(nian),多家研究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其(qi)中高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠是指聚(ju)(ju)硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)(ti)的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要(yao)以高分子量(liang)的(de)(de)聚(ju)(ju)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為生(sheng)膠,混入(ru)(ru)補(bu)(bu)強填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)(ti)。硅(gui)橡膠的(de)(de)補(bu)(bu)強主要(yao)是各種類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)本或改善膠料性(xing)(xing)能及(ji)賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠各種特殊(shu)的(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入(ru)(ru)相應(ying)的(de)(de)各種添(tian)加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是各種有(you)機過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型方(fang)法(fa)如圖(tu)所示。一次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行高分子鏈的(de)交聯(lian)(lian)反應;二次(ci)(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行補充交聯(lian)(lian)、驅(qu)除(chu)硫(liu)化(hua)劑分解(jie)產物和(he)其他揮(hui)發(fa)性化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)各(ge)項性能。常用的(de)設備(bei)有開放式煉膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的特征是(shi)高(gao)(gao)溫穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的強度僅是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的一(yi)半,但(dan)在200℃以上的高(gao)(gao)溫環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的玻(bo)璃化(hua)(hua)溫度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對航空(kong)、宇航工(gong)業的意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)(ji)紫外(wai)線等十分穩定(ding),在不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的情況(kuang)下(xia),就具有(you)(you)優良的耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優異(yi)的絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常(chang)好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫下(xia)的物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的高(gao)(gao)溫和-50℃的低(di)溫下(xia),其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)(ji)化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等的耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等氣(qi)體(ti)的透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅(xiu),與(yu)人體(ti)組織不粘連,具有(you)(you)抗(kang)凝血(xue)作用(yong),對肌體(ti)組織的反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常(chang)少。特別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分(fen)別達(da)到(dao)1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加(jia)有機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大(da)(da)幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵(li)自主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)(fa)展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實(shi)現自主(zhu)化(hua)(hua),《2012年度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大(da)(da)在政(zheng)府(fu)采購的(de)(de)市場份額,為改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府(fu)采購以合資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障(zhang)(zhang)。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)(fa)展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保障(zhang)(zhang)。預測未來3年,我(wo)國(guo)室溫硫化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將(jiang)以年均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)價格的(de)大(da)(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我國(guo)在硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原(yuan)(yuan)料有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體的(de)生產(chan)(chan)技(ji)(ji)術(shu)方(fang)面(mian)取得(de)突(tu)破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體的(de)生產(chan)(chan)技(ji)(ji)術(shu)在2005年前被幾家跨(kua)國(guo)公司壟斷(duan),但目前我國(guo)已發(fa)展成(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體第1大(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)原(yuan)(yuan)因使(shi)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規(gui)模替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)拓展有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)市場空(kong)間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等(deng)其(qi)他有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品的(de)消費(fei)。