硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)和氧原(yuan)(yuan)子交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)原(yuan)(yuan)子上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提高硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及(ji)(ji)耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)良好,一般(ban)在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也很突(tu)(tu)出,在180℃下(xia)可(ke)長期(qi)工作,稍高于200℃也能(neng)承受數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧氣透過率(lv)在合(he)(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)(he)物中是較高的(de)(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理(li)惰性(xing)、不會(hui)導(dao)致凝血的(de)(de)(de)突(tu)(tu)出特性(xing),因此(ci)(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主(zhu)要品種
硅橡膠分類的方法很多,通常(chang)按固化
前的形態分為(wei)(wei)固體硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用單體的不同,可分為(wei)(wei)甲(jia)基乙(yi)烯基硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基苯(ben)基乙(yi)烯基硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性(xing)能和(he)用途的不同又可分為(wei)(wei)通用型、超(chao)耐低溫(wen)型、超(chao)耐高(gao)(gao)溫(wen)型、高(gao)(gao)強力(li)型、耐油(you)型、醫(yi)用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美國以三氯化鐵為催化劑合成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣(qi)相(xiang)法(fa)白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到(dao)實用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技(ji)術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷合成(cheng)(cheng)開始(shi)生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國家有美國。俄(e)羅斯、德國、日本、韓國和(he)中(zhong)(zhong)國等。中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化研究始(shi)于1957年,多家研究所和(he)企業陸(lu)續開發出(chu)各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年底(di),中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性體的(de)(de)過(guo)程(cheng)是經(jing)過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它(ta)主(zhu)要以高分(fen)子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為(wei)(wei)生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)(de)白(bai)炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十倍。有時為(wei)(wei)了降低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性能,也(ye)加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是各(ge)種(zhong)有機(ji)過(guo)氧化(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)。
加工成(cheng)型方(fang)法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應(ying);二次硫化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分解產(chan)物和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)合(he)物以(yi)穩(wen)定硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設備有開放(fang)式煉膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的特(te)征是(shi)(shi)高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的強(qiang)度僅(jin)是(shi)(shi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的一半,但在(zai)200℃以上的高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的柔韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的玻璃化溫(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對航空、宇航工業的意義重大。(3)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及(ji)紫外線等十分(fen)穩定,在(zai)不加任(ren)何(he)添加劑(ji)的情況下(xia)(xia),就具(ju)有優良的耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的低溫(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮(dan)、氧、二氧化碳等氣(qi)體(ti)(ti)的透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)(ti)組織不粘(zhan)連,具(ju)有抗凝血作用(yong)(yong),對肌體(ti)(ti)組織的反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少(shao)。特(te)別適合作為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量(liang)
據中(zhong)國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)(wan)(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)(wan)(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)(liang)(liang)約達2.0萬(wan)(wan)(wan)t。根(gen)據觀研天下的(de)新研究,增(zeng)加(jia)(jia)有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)用(yong)量(liang)(liang)(liang),可以大幅度(du)提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)(liang)水平的(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求的(de)增(zeng)加(jia)(jia)。國家鼓勵自主品(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自主化,《2012年度(du)黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿(gao))》為自主品(pin)牌擴大在政(zheng)府采(cai)購的(de)市場份額(e),為改變目前國內政(zheng)府采(cai)購以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為主的(de)局(ju)面(mian)提供(gong)了保障。促進自主品(pin)牌發(fa)展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提供(gong)有力保障。預測未來3年,我(wo)國室(shi)溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)石(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)(dan)因為石(shi)油價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)(de)大幅(fu)上漲(zhang),同時(shi)我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術方面取(qu)得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被(bei)幾家(jia)跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)(dan)目前我國(guo)(guo)已發展成(cheng)(cheng)為全(quan)球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大國(guo)(guo),這2個(ge)方面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始(shi)低于(yu)石(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大宗石(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大規模替代(dai)石(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。