硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)原子上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)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(you)含甲基(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引入可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入則可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一般(ban)在-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作。引入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出,在180℃下可長期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數(shu)周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在合(he)成聚(ju)合(he)物中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的(de)方法很多,通(tong)常按固化(hua)前的(de)形態(tai)分(fen)(fen)為固體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)(liu)化(hua)溫度(du)分(fen)(fen)為室溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用單體的(de)不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)為甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯(ben)基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和(he)用途的(de)不(bu)同(tong)又可分(fen)(fen)為通(tong)用型、超耐低溫型、超耐高(gao)溫型、高(gao)強(qiang)力型、耐油(you)型、醫用型等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能(neng)躍升(sheng)到(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所和企業陸續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化(hua)硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅氧烷變成彈(dan)(dan)性體(ti)的(de)(de)(de)(de)過程是(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補(bu)強填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)(dan)性體(ti)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)補(bu)強主(zhu)要是(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度增加數十倍(bei)。有時為了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦(fu)予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊(shu)的(de)(de)(de)(de)性能,也加入(ru)相應(ying)的(de)(de)(de)(de)各(ge)種添加劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種有機過氧化(hua)(hua)物或加成反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高分子(zi)鏈(lian)的(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑(ji)分解產(chan)物和其他揮發性(xing)化(hua)合物以穩(wen)定(ding)硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設備有開放式(shi)煉膠(jiao)機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬(ying)度,且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異。這(zhe)對(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線(xian)等十分(fen)穩定(ding),在(zai)(zai)不(bu)加(jia)任(ren)何(he)添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就(jiu)具有(you)(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及(ji)化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體(ti)組(zu)織不(bu)粘連,具有(you)(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別(bie)適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到(dao)1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同(tong)比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)新(xin)研(yan)究(jiu),增(zeng)(zeng)加有機硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)方面(mian)(mian)的(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)(da)幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)增(zeng)(zeng)加。國家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)(da)在(zai)政(zheng)(zheng)府采(cai)購的(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前國內政(zheng)(zheng)府采(cai)購以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局面(mian)(mian)提(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障(zhang)。預測(ce)未來3年(nian)(nian),我(wo)國室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)(wei)石(shi)(shi)(shi)油價(jia)(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術方面(mian)取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前(qian)我國(guo)(guo)已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年起開始(shi)低(di)于石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)(wei)大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉價(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模(mo)替代(dai)石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶(dai)動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費。