硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由(you)硅(gui)和氧原子交替構成,硅(gui)原子上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少(shao)量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)(ti)高硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)(wen)性能,三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則(ze)可(ke)提(ti)(ti)高硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油性能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性能良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)(reng)能工作。引(yin)入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性能也很(hen)突出,在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍(shao)高于200℃也能承受(shou)數周或更(geng)長時(shi)間仍(reng)(reng)有(you)彈(dan)性,瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性好,氧氣(qi)透(tou)過率在(zai)合(he)成聚合(he)物(wu)中是(shi)較(jiao)高的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生(sheng)理惰(duo)性、不會(hui)導致凝血的(de)(de)突出特(te)性,因此在(zai)醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠分類的(de)方法很多,通(tong)常按(an)固化前的(de)形態(tai)分為固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫化溫(wen)(wen)度分為室溫(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所(suo)用(yong)單體的(de)不(bu)同,可分為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)性(xing)能和用(yong)途的(de)不(bu)同又可分為通(tong)用(yong)型、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型、超(chao)耐高(gao)溫(wen)(wen)型、高(gao)強力型、耐油型、醫(yi)用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期是由美(mei)國以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑(ji)合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑(hei)補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性(xing)能(neng)躍(yue)升到實用(yong)階(jie)段,奠定了(le)現代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開始生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國家有美(mei)國。俄羅(luo)斯、德國、日本、韓(han)國和中(zhong)(zhong)國等。中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所(suo)和企業陸(lu)續開發出各(ge)種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為(wei)135千噸,其(qi)中(zhong)(zhong)高(gao)溫(wen)膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)(ju)硅(gui)氧烷(wan)(wan)變成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)。它主要(yao)以(yi)高分子量的(de)聚(ju)(ju)甲基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)氧烷(wan)(wan)為生膠(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)主要(yao)是(shi)各(ge)(ge)種類型的(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十(shi)倍(bei)。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)(cheng)本或(huo)改善(shan)膠(jiao)料(liao)性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應(ying)的(de)各(ge)(ge)種添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)(ge)種有(you)機過氧化(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型方法如(ru)圖(tu)所(suo)示。一次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)(lian)反應(ying);二次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進行補(bu)充交(jiao)聯(lian)(lian)、驅除硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑分解產(chan)物和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以(yi)穩定硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設備有開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)化溫(wen)(wen)度一(yi)(yi)(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫(zi)外線等(deng)十分穩定,在(zai)不加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人(ren)體(ti)組(zu)織(zhi)不粘(zhan)連(lian),具(ju)有(you)(you)抗凝血作用,對肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究(jiu),增(zeng)加有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)材料(liao)在汽車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量,可(ke)以(yi)(yi)大幅度(du)提(ti)高(gao)汽車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都(dou)將推動汽車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度(du)黨政機(ji)關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌擴大在政府采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額(e),為改(gai)變目前國(guo)內(nei)政府采(cai)購以(yi)(yi)合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)障。促(cu)進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌發展(zhan),國(guo)產(chan)汽車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮將為汽車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠在汽車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術方面取得(de)突破,有機(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術在(zai)2005年前(qian)被(bei)幾家(jia)跨國公司壟斷,但目(mu)前(qian)我(wo)國已(yi)發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)單體第(di)1大(da)國,這2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起開始低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)有機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有機(ji)硅(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)消(xiao)費(fei)。