硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含(han)甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組(zu)成。苯基(ji)的(de)(de)引入(ru)(ru)可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)(ru)則(ze)可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引入(ru)(ru)苯基(ji)后(hou),可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu),在(zai)180℃下可長(chang)期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周(zhou)或更長(chang)時間(jian)仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)(qi)透過率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是較(jiao)高(gao)的(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導(dao)致凝血的(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分類的(de)(de)(de)方法(fa)很多(duo),通(tong)常按固(gu)(gu)化(hua)前的(de)(de)(de)形(xing)態分為固(gu)(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分為室(shi)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用單體的(de)(de)(de)不同,可(ke)分為甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和(he)用途的(de)(de)(de)不同又可(ke)分為通(tong)用型(xing)、超耐低(di)溫(wen)(wen)型(xing)、超耐高(gao)(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)(gao)強力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯化鐵為(wei)催化劑合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡膠(jiao)產品問(wen)世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)氣(qi)相法白(bai)炭黑補強(qiang)的(de)硅(gui)橡膠(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)橡膠(jiao)的(de)性能躍升到實用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡膠(jiao)生(sheng)產技(ji)術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)烷合成開(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)橡膠(jiao)的(de)國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)工業化研究始(shi)于(yu)1957年(nian),多家(jia)研究所和(he)企業陸(lu)續開(kai)發(fa)出各種硅(gui)橡膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千(qian)噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體的(de)過(guo)(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型的(de)。它主要(yao)以高分(fen)子量的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補強填(tian)料(liao)、硫(liu)化劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)化成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)補強主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化膠(jiao)的(de)強度增加(jia)數(shu)十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)(xing)能及賦(fu)予(yu)硫(liu)化膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)(xing)(xing)能,也加(jia)入(ru)相應的(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化劑(ji)(ji)是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有機過(guo)(guo)氧(yang)化物或加(jia)成(cheng)反應催化劑(ji)(ji)。
加工成(cheng)型方法(fa)如(ru)圖所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)是進行補充(chong)交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產物和其(qi)他揮發性(xing)化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設備(bei)有開放式(shi)煉膠(jiao)機(ji)(ji)、捏合(he)機(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)面硬(ying)度(du),且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能無明顯變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度(du)一(yi)(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等(deng)(deng)十分穩定(ding),在不加(jia)任(ren)何(he)添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia),其(qi)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)于(yu)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等(deng)(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人(ren)體組(zu)織不粘連,具(ju)有抗凝血作用(yong)(yong),對(dui)肌(ji)體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)(he)作為(wei)(wei)醫用(yong)(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會(hui)統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增加有(you)機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件方(fang)面的(de)(de)(de)(de)用量(liang),可以大(da)幅度提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安(an)全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件實(shi)現自主(zhu)(zhu)(zhu)化(hua),《2012年度黨(dang)政機(ji)關公務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意(yi)見稿(gao))》為(wei)(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌擴(kuo)大(da)在(zai)政府采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市(shi)場份額(e),為(wei)(wei)(wei)改(gai)變目前國(guo)內政府采購(gou)以合資品牌產(chan)品為(wei)(wei)(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提供(gong)了保障。促進自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用提供(gong)有(you)力保障。預測未來(lai)3年,我國(guo)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)(shi)(shi)油價格的(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術方面取(qu)得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術在2005年前被幾家(jia)跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個(ge)方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起(qi)開始低于石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費。