硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含(han)甲基(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引入可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高、低溫(wen)性(xing)能,三(san)氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低溫(wen)性(xing)能良(liang)好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能工作。引入苯基(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)能也很(hen)突(tu)(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高于200℃也能承(cheng)受數(shu)周或更(geng)長時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成(cheng)聚合物中(zhong)是(shi)較高的(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)(tu)出特性(xing),因(yin)此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分類(lei)的(de)方法很多,通(tong)常按固(gu)化(hua)前的(de)形態分為固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫(wen)度分為室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)單(dan)體的(de)不(bu)同,可(ke)分為甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能(neng)和(he)用(yong)途(tu)的(de)不(bu)同又可(ke)分為通(tong)用(yong)型、超耐低溫(wen)型、超耐高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力(li)型、耐油型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)(mei)國(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)(yong)高(gao)比表面(mian)積的(de)氣相法白(bai)炭(tan)黑補強(qiang)的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功(gong),使(shi)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性(xing)能躍升(sheng)到(dao)實(shi)用(yong)(yong)階段,奠定了現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)的(de)基礎(chu)。從二甲(jia)基二氯(lv)硅烷(wan)合(he)成(cheng)開(kai)始(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)家有美(mei)(mei)國(guo)。俄(e)羅斯、德(de)國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業化(hua)研究始(shi)于1957年(nian),多(duo)家研究所和企業陸續開(kai)發出(chu)各(ge)種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能力為135千噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷變成彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化成型(xing)的(de)。它主要(yao)以高分子量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化劑等(deng),在加熱加壓下硫(liu)化成彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度(du)增(zeng)加數十倍。有時為了降(jiang)低成本或(huo)(huo)改(gai)善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及賦予(yu)硫(liu)化膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)性(xing)(xing)能,也加入相應的(de)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)添加劑。硫(liu)化劑是(shi)(shi)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)有機(ji)過氧化物(wu)或(huo)(huo)加成反應催化劑。
加(jia)工成型方法如圖所示。一次(ci)硫化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行(xing)(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)(de)交(jiao)聯(lian)(lian)反應(ying);二次(ci)硫化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行(xing)(xing)補充交(jiao)聯(lian)(lian)、驅(qu)除硫化劑(ji)分(fen)解產(chan)物和其他揮發性化合物以穩定(ding)硫化膠的(de)(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)(de)設備(bei)有開(kai)放(fang)式煉膠機、捏合機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可(ke)達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭(chou)氧及(ji)紫(zi)外(wai)線等(deng)十分(fen)穩(wen)定(ding),在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組(zu)織不粘(zhan)連,具有抗凝(ning)血作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適(shi)合作為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到1927.18萬(wan)(wan)輛(liang)和(he)(he)1930.64萬(wan)(wan)輛(liang),同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根(gen)據觀研天(tian)下的(de)新研究,增(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件方(fang)面的(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)(he)單車(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)提高都將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)(zi)主化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府(fu)采購的(de)市場(chang)份額,為(wei)(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府(fu)采購以(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)為(wei)(wei)主的(de)局面提供(gong)了保障(zhang)。促(cu)進自(zi)(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)應用(yong)提供(gong)有(you)力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以(yi)年(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)油價格的(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同(tong)(tong)時(shi)我國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被幾(ji)家跨國公司壟斷,但目(mu)前我國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)(da)國,這2個(ge)方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起(qi)開(kai)始低(di)于石(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)(da)宗(zong)石(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)(da)規模替(ti)代(dai)石(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)(tong)時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)消費。