硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲(jia)基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高、低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)良(liang)好(hao),一(yi)般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)工(gong)作(zuo)(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu)(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo)(zuo),稍高于200℃也(ye)能(neng)承受數(shu)周或更長(chang)時(shi)間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在(zai)合(he)(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)(he)物(wu)中是(shi)較高的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)(de)(de)突出(chu)(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)(yong)領域應用(yong)(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠分(fen)類的(de)方法很多(duo),通(tong)常(chang)按(an)固化(hua)前的(de)形(xing)態(tai)分(fen)為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液(ye)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)所(suo)用(yong)(yong)單體的(de)不(bu)同,可分(fen)為甲(jia)基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基苯基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等;按(an)性能和用(yong)(yong)途(tu)的(de)不(bu)同又可分(fen)為通(tong)用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問(wen)世。1948年(nian),采(cai)用高(gao)比(bi)表面積的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升到(dao)實用階段,奠定了(le)現(xian)代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)(de)基礎。從(cong)二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)烷合成開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄(e)羅(luo)斯(si)、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所和企業陸續(xu)開發出(chu)各(ge)種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為135千噸,其中高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是指聚硅氧烷(wan)變成彈性(xing)(xing)體的(de)(de)(de)(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成型的(de)(de)(de)(de)。它主要以高(gao)分子(zi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷(wan)為生膠(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫化(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)主要是各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時(shi)為了降低成本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及賦(fu)予(yu)硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入相應的(de)(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次硫化(hua)的目的是進(jin)行高(gao)分子鏈的交(jiao)聯反應;二次硫化(hua)的目的是進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分解(jie)產物和其他(ta)揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的各項性能(neng)。常(chang)用的設備有(you)開放式(shi)煉膠機、捏合機及真空密(mi)煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然橡膠(jiao)或(huo)某些(xie)合(he)成橡膠(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡膠(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度(du),且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般(ban)為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外(wai)線等(deng)十分穩定,在(zai)(zai)不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理機械(xie)(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理機械(xie)(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡膠(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理機械(xie)(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)橡膠(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡膠(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡膠(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡膠(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡膠(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體組(zu)織(zhi)不粘連,具(ju)(ju)有抗凝(ning)血作(zuo)用(yong),對肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)(te)別適(shi)合(he)作(zuo)為醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)用量(liang)約(yue)達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)新研究,增加(jia)有(you)機硅材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)(de)用量(liang),可(ke)以(yi)大幅度提(ti)高(gao)(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用量(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對(dui)硅橡膠需求的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度黨政機關公(gong)務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為自(zi)主品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政府采購的(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)場份額(e),為改變目(mu)前國(guo)(guo)內政府采購以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為主的(de)(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)(gong)了保障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁(fan)榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)(de)應用提(ti)供(gong)(gong)有(you)力保障。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅橡膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)價格的(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)生產(chan)技術(shu)方(fang)面取(qu)得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)生產(chan)技術(shu)在(zai)2005年(nian)前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但(dan)目前(qian)我國已發展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)國,這2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從(cong)2011年(nian)起開(kai)始低于(yu)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)消(xiao)費。