硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原(yuan)子交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主要由含甲(jia)基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入可提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)入則可提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般(ban)在(zai)(zai)-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)工(gong)作。引(yin)(yin)入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可長期工(gong)作,稍高于200℃也能(neng)承(cheng)受(shou)數周或更長時間仍(reng)(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)(yang)氣透過率在(zai)(zai)合(he)成聚合(he)物中是(shi)較高的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫(yi)用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類(lei)的方法(fa)很多,通(tong)常按固化(hua)前的形態分(fen)為(wei)(wei)固體硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化(hua)溫度分(fen)為(wei)(wei)室溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用單體的不同,可分(fen)為(wei)(wei)甲基乙烯基硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用途的不同又可分(fen)為(wei)(wei)通(tong)用型(xing)、超耐(nai)(nai)低溫型(xing)、超耐(nai)(nai)高溫型(xing)、高強力(li)型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三(san)氯化鐵為催化劑合(he)成的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高(gao)(gao)比表(biao)面積(ji)的(de)(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階段,奠定了現(xian)代(dai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)(de)基礎(chu)。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)烷合(he)成開始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業化研(yan)究始(shi)于1957年,多家研(yan)究所(suo)和企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能(neng)力為135千噸,其中高(gao)(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)是指(zhi)聚硅氧烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型的。它主要以高(gao)分子量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷為生膠(jiao),混入補(bu)強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡膠(jiao)的補(bu)強(qiang)(qiang)主要是各(ge)種(zhong)類型的白炭黑(hei),可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有時為了(le)降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊(shu)的性(xing)能,也加(jia)(jia)入相(xiang)應的各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是各(ge)種(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑。
加(jia)工成型方(fang)法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的目的是進行高分(fen)(fen)子鏈的交聯反應;二(er)次硫(liu)化(hua)的目的是進行補充(chong)交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)(fen)解產物和(he)其他揮發性化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠的各項性能(neng)。常(chang)用(yong)的設備有(you)開放式煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真空(kong)密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)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)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)(you)異。這對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩(wen)(wen)定,在不加(jia)(jia)任何添加(jia)(jia)劑的(de)情(qing)況下(xia)(xia)(xia),就具(ju)(ju)有優(you)(you)(you)良的(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)(you)(you)異的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)(zhong)等(deng)的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)(ti)組(zu)織不粘連(lian),具(ju)(ju)有抗凝(ning)血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為醫用(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡膠的(de)用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬輛(liang)和(he)(he)1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)用量(liang)約達(da)2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加(jia)(jia)有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)用量(liang),可以大幅度提高(gao)(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和(he)(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政機關公(gong)務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在政府采購的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變(bian)目前國(guo)(guo)內政府采購以合資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)局面提供了(le)保障(zhang)。促(cu)進自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用提供有力(li)保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石油(you)(you)價(jia)(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上(shang)漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)方面取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)在2005年前(qian)被(bei)幾家跨國(guo)公司壟(long)斷(duan),但(dan)目(mu)前(qian)我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大(da)國(guo),這2個(ge)方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年起開始低于石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。