硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有(you)兩(liang)個有(you)機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基和少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基的(de)(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙(bing)基及氰基的(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作。引入苯基后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品(pin)種
硅(gui)橡膠分類的方法很多,通常按(an)固化
前(qian)的形態分(fen)為(wei)固(gu)體硅橡(xiang)(xiang)膠和(he)(he)液(ye)體硅橡(xiang)(xiang)膠;按硫化(hua)溫度分(fen)為(wei)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠,高溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠;按所用單體的不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠等(deng);按性能和(he)(he)用途的不同又(you)可分(fen)為(wei)通用型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油(you)型、醫(yi)用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美國以三氯化(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)劑合(he)(he)成的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年,采用高比表面積的(de)(de)(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)性能躍升到(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)(de)基礎(chu)。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)(he)成開(kai)始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)國家(jia)有美國。俄羅斯(si)、德國、日本(ben)、韓國和中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)化(hua)研究(jiu)始于1957年,多家(jia)研究(jiu)所和企(qi)業(ye)陸續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年底,中國硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)能力為(wei)135千(qian)噸(dun),其(qi)中高溫膠(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是指聚(ju)硅氧烷(wan)變(bian)成(cheng)彈性體的(de)(de)過程是經過高(gao)溫(wen)(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷(wan)為生膠(jiao),混入補(bu)(bu)強(qiang)(qiang)填料、硫化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在(zai)加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅橡膠(jiao)的(de)(de)補(bu)(bu)強(qiang)(qiang)主(zhu)要(yao)是各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為了降低成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性能及(ji)賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性能,也加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物(wu)或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次(ci)(ci)硫(liu)化的目(mu)的是(shi)進行高分(fen)子鏈的交(jiao)聯反應;二(er)次(ci)(ci)硫(liu)化的目(mu)的是(shi)進行補充交(jiao)聯、驅除(chu)硫(liu)化劑分(fen)解產物和其他(ta)揮發性(xing)化合(he)物以穩定硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的各(ge)項性(xing)能。常(chang)用的設備(bei)有開放式煉(lian)膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du)(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無明顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩定,在(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia),就具(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia),其(qi)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳等(deng)氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)不(bu)粘(zhan)連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)(he)作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的(de)用量
據中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下(xia)的(de)新研(yan)究(jiu),增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加有機(ji)硅(gui)材(cai)料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)(jian)方面的(de)用量(liang),可以(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用量(liang)水平(ping)的(de)提(ti)(ti)(ti)高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自主品(pin)(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)(jian)實現自主化,《2012年(nian)(nian)度黨(dang)政機(ji)關公務(wu)用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為(wei)自主品(pin)(pin)牌擴大(da)在政府采購的(de)市(shi)場份(fen)額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)(guo)內政府采購以(yi)合資品(pin)(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)(pin)為(wei)主的(de)局面提(ti)(ti)(ti)供了保障。促進自主品(pin)(pin)牌發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用提(ti)(ti)(ti)供有力保障。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)非(fei)(fei)石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)(yue)占非(fei)(fei)石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產技術方(fang)面取(qu)得突破(po),有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷(duan),但(dan)目前我國已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球(qiu)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)國,這2個(ge)方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起(qi)開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)市場空間(jian),同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他(ta)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。