硅橡膠是(shi)指主鏈由硅和氧(yang)原子(zi)交替構(gou)成(cheng)(cheng),硅原子(zi)上通(tong)常連有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)和少量(liang)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)的(de)硅氧(yang)鏈節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫性能(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫性能(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱性能(neng)也很突出,在(zai)(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長時(shi)間仍(reng)有(you)(you)彈性,瞬(shun)時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透(tou)氣(qi)性好(hao),氧(yang)氣(qi)透(tou)過(guo)率在(zai)(zai)(zai)合(he)(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)(he)物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生理惰(duo)性、不會導致凝(ning)血的(de)突出特性,因此在(zai)(zai)(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類(lei)的方法很多,通常按固化(hua)
前的形態分(fen)(fen)為(wei)固體硅橡膠(jiao)(jiao)和液體硅橡膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室(shi)溫(wen)(wen)硫化硅橡膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化硅橡膠(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)(yong)單體的不同,可分(fen)(fen)為(wei)甲基乙烯(xi)基硅橡膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯(xi)基硅橡膠(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡膠(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)(yong)(yong)途的不同又可分(fen)(fen)為(wei)通(tong)用(yong)(yong)(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)(yong)(yong)型(xing)等等。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國以三氯化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采(cai)用高比表(biao)面(mian)積的(de)氣相法白(bai)炭黑補(bu)強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍升到實用階(jie)段(duan),奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開始(shi)(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國家有美國。俄羅斯(si)、德國、日本、韓國和(he)中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究始(shi)(shi)于1957年(nian),多(duo)家研(yan)究所和(he)企業(ye)陸續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千(qian)(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)(qian)噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅氧(yang)(yang)烷變成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)(de)(de)(de)過程是經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)。它主(zhu)要以高分子(zi)量的(de)(de)(de)(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao),混入(ru)(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)化劑等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各種類型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有(you)時(shi)為了降低成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)或(huo)改(gai)善膠(jiao)料性(xing)能及賦予(yu)硫(liu)化膠(jiao)各種特殊的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入(ru)(ru)相應的(de)(de)(de)(de)(de)各種添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化劑是各種有(you)機過氧(yang)(yang)化物(wu)或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)應催化劑。
加工(gong)成型方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是進行高(gao)分子鏈的交聯(lian)反應;二(er)次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是進行補充交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化(hua)劑分解產物和其他揮發性化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)膠的各項性能(neng)。常用的設備有(you)開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)(shi)高(gao)溫(wen)穩定(ding)(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅是(shi)(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保持(chi)一定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外(wai)線(xian)等十分穩定(ding)(ding)(ding),在(zai)不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下,就具(ju)(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下,其(qi)(qi)物(wu)(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)(ju)(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作(zuo)為醫用(yong)(yong)材料。
硅(gui)橡膠的(de)用量(liang)
據(ju)中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究(jiu),增加有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量,可以(yi)大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量和單車(che)用(yong)量水(shui)平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業對(dui)硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增加。國家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關公務用(yong)車(che)選(xuan)用(yong)車(che)型目錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大在政府采(cai)(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)改變目前(qian)國內政府采(cai)(cai)購(gou)以(yi)合(he)資(zi)品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供了(le)保障。促(cu)進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)業的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力(li)保障。預(yu)測未來3年(nian),我國室(shi)溫硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)行業將以(yi)年(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石油(you)(you)(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石油(you)(you)(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲(zhang),同(tong)時我國(guo)在(zai)(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵原料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)方面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)在(zai)(zai)2005年前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為全球(qiu)有(you)機硅(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo),這2個(ge)方面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起開始低于(yu)石油(you)(you)(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為大(da)宗石油(you)(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規(gui)模替代(dai)石油(you)(you)(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極(ji)大(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)消費。