硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧原子交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上通(tong)常(chang)連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周(zhou)或更(geng)長時間(jian)仍有(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率(lv)在(zai)合成(cheng)聚合物(wu)中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣泛。
主(zhu)要(yao)品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的(de)方法很多,通常(chang)按(an)固化(hua)前的(de)形態分(fen)(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫度(du)分(fen)(fen)為(wei)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體的(de)不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基苯(ben)基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用途的(de)不(bu)同(tong)又可分(fen)(fen)為(wei)通用型、超(chao)耐(nai)(nai)低溫型、超(chao)耐(nai)(nai)高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐(nai)(nai)油型、醫用型等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵(tie)為(wei)催化(hua)劑(ji)合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)產品問世(shi)。1948年,采(cai)用(yong)(yong)高比(bi)表面積(ji)的(de)氣相(xiang)法白炭黑補強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)研制成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)性能躍升(sheng)到(dao)實(shi)用(yong)(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)工業化(hua)研究始(shi)于1957年,多家(jia)研究所(suo)和企業陸(lu)續開(kai)發(fa)出各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千(qian)(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)(qian)噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要以高分(fen)子(zi)量的(de)(de)聚甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao),混入(ru)補強填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強主要是各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增加數十(shi)倍。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也加入(ru)相應的(de)(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加成(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)劑。
加工(gong)成(cheng)型方法如圖(tu)所(suo)示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是(shi)進(jin)行高分子鏈(lian)的交聯(lian)反應(ying);二次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是(shi)進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產物和其他(ta)揮發性化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的各項(xiang)性能。常用的設備有開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及真空(kong)密煉(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征是高溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高溫(wen)環境下(xia)(xia),硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異。這對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩(wen)定,在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等氣體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)組織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)有抗凝血作用,對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別(bie)適合(he)作為醫用材料。
硅橡膠的用量(liang)
據中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同(tong)比(bi)分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業硅(gui)橡膠的(de)(de)用量約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天(tian)下(xia)的(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件(jian)方(fang)面的(de)(de)用量,可以(yi)(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)安(an)全性(xing)能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產量和單車(che)用量水平的(de)(de)提(ti)高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業對硅(gui)橡膠需(xu)求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓勵(li)自主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件(jian)實(shi)現(xian)自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關公務用車(che)選用車(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌擴大在政府采購的(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)改變(bian)目(mu)前國內(nei)政府采購以(yi)(yi)合(he)資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)局(ju)面提(ti)供了保障(zhang)。促進自主(zhu)品(pin)牌發展(zhan),國產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)業的(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)膠的(de)(de)應用提(ti)供有力保障(zhang)。預測(ce)未來3年(nian),我國室溫(wen)硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)行業將以(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價格的(de)(de)大(da)(da)(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技術方面(mian)(mian)取(qu)得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產技術在(zai)2005年前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前(qian)我國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球(qiu)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個(ge)方面(mian)(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始低于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)(da)(da)宗石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)(da)規模替代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)(da)拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場(chang)空間,同時(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)消費。