硅橡膠是(shi)指主(zhu)(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通(tong)(tong)常連(lian)有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)(zhu)要由含(han)甲基(ji)(ji)和(he)少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油(you)性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性能(neng)(neng)良好(hao),一般(ban)在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性能(neng)(neng)也(ye)很突(tu)出,在180℃下(xia)可長期(qi)工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受(shou)數周或更(geng)長時間仍有(you)彈性,瞬時可耐300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性好(hao),氧氣(qi)透過(guo)率(lv)在合成聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性、不會導致凝血(xue)的(de)(de)突(tu)出特性,因此在醫用領域(yu)應(ying)用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類(lei)的(de)(de)(de)(de)方法很多,通常按固化(hua)前(qian)的(de)(de)(de)(de)形態分為固體(ti)硅橡(xiang)膠和液體(ti)硅橡(xiang)膠;按硫(liu)化(hua)溫度分為室溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠,高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠;按所用(yong)(yong)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)不同,可(ke)分為甲基(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)硅橡(xiang)膠,甲基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)硅橡(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)膠等;按性能(neng)和用(yong)(yong)途的(de)(de)(de)(de)不同又可(ke)分為通用(yong)(yong)型、超耐(nai)低(di)溫型、超耐(nai)高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐(nai)油型、醫(yi)用(yong)(yong)型等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期(qi)是(shi)由美(mei)國以三氯化(hua)鐵(tie)為(wei)(wei)催化(hua)劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用高(gao)(gao)比(bi)表面積的(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍升到實用階段,奠(dian)定了(le)現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)基(ji)礎。從二(er)甲(jia)基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)國家(jia)有美(mei)國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)工業化(hua)研究(jiu)(jiu)始于1957年,多家(jia)研究(jiu)(jiu)所和企業陸續(xu)開發(fa)出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力為(wei)(wei)135千噸,其中高(gao)(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠是(shi)指聚(ju)硅氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)(dan)性(xing)體的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生(sheng)膠,混入(ru)補(bu)強填料(liao)、硫化劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫化成(cheng)彈(dan)(dan)性(xing)體。硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)補(bu)強主(zhu)要是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫化膠的(de)(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)本(ben)或(huo)改善膠料(liao)性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫化膠各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也(ye)加(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)添加(jia)劑。硫化劑是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)有機(ji)過氧(yang)化物或(huo)加(jia)成(cheng)反應催化劑。
加工成型(xing)方法如圖所示(shi)。一次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)高(gao)分子(zi)鏈(lian)的(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發性化(hua)(hua)合(he)物(wu)以穩定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常(chang)用的(de)設備(bei)有(you)開放式煉膠(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)(shi)高溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等十分(fen)穩定,在(zai)不加任何添(tian)加劑的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下,就具(ju)(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣體的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體組織不粘連,具(ju)(ju)有(you)(you)抗(kang)凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同(tong)比分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)新(xin)研究,增(zeng)加有機硅材(cai)料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)零(ling)(ling)部件方面(mian)的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅(fu)度(du)提(ti)高汽(qi)車(che)(che)的(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水平的(de)提(ti)高都將推動汽(qi)車(che)(che)工業(ye)對(dui)硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主品(pin)(pin)牌的(de)汽(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)零(ling)(ling)部件實(shi)現(xian)自(zi)(zi)主化,《2012年度(du)黨政機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主品(pin)(pin)牌擴大在(zai)(zai)政府采購(gou)的(de)市場份額,為(wei)改變目前(qian)國(guo)(guo)內政府采購(gou)以(yi)合資品(pin)(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)(pin)為(wei)主的(de)局面(mian)提(ti)供(gong)了保障。促進自(zi)(zi)主品(pin)(pin)牌發(fa)展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保障。預測未(wei)來(lai)3年,我國(guo)(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)年均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非石油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非石油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面(mian)(mian)取得(de)突破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在2005年(nian)前(qian)被幾家(jia)跨(kua)國(guo)公司壟斷(duan),但目前(qian)我國(guo)已發(fa)展(zhan)(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大(da)國(guo),這2個方(fang)面(mian)(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始(shi)低于(yu)石油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石油(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)規模(mo)替代石油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)(zhan)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場(chang)空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。