硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常(chang)連(lian)有兩個(ge)有機基團的(de)(de)橡膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基和少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節(jie)組(zu)成。苯(ben)基的(de)(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)能(neng),三氟丙基及(ji)氰基的(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工作(zuo)。引入苯(ben)基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也很突(tu)(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受數(shu)周或更(geng)長時(shi)間仍(reng)有彈性(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透過率在(zai)合成聚合物中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有生理惰性(xing)、不(bu)會導(dao)致凝血的(de)(de)突(tu)(tu)出特性(xing),因此在(zai)醫用領(ling)域應用廣(guang)泛(fan)。
主要品種
硅(gui)橡膠分類的方(fang)法很多,通常按固化
前的(de)形態分為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液(ye)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)(liu)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)單體的(de)不同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和(he)用(yong)途的(de)不同又可(ke)分為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是由美(mei)國以三(san)氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問(wen)世。1948年(nian)(nian)(nian),采用(yong)高(gao)(gao)比表面積(ji)的(de)(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能(neng)(neng)躍升到(dao)實用(yong)階段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國家有美(mei)國。俄羅斯、德國、日本、韓國和(he)中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研究(jiu)始于1957年(nian)(nian)(nian),多(duo)家研究(jiu)所和(he)企業(ye)陸(lu)續開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)(nian)底,中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)(neng)力為135千(qian)噸,其中(zhong)高(gao)(gao)溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠是指聚硅氧(yang)(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高(gao)分子量的(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷(wan)為生膠,混入補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加熱(re)加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅橡膠的(de)補強主要是各(ge)種(zhong)類型的(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)強度增加數(shu)十倍。有時為了(le)降低成(cheng)本或改善(shan)膠料性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也(ye)加入相應的(de)各(ge)種(zhong)添加劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是各(ge)種(zhong)有機過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)或加成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加(jia)工(gong)成型方(fang)法如圖所(suo)示。一次硫(liu)化的目(mu)的是(shi)進(jin)行高分子鏈的交聯反(fan)應;二次硫(liu)化的目(mu)的是(shi)進(jin)行補充交聯、驅除硫(liu)化劑分解產(chan)物和其(qi)他揮發性化合物以(yi)穩(wen)定(ding)硫(liu)化膠的各(ge)項性能。常(chang)用的設(she)備有開放式(shi)煉膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及(ji)真(zhen)空(kong)密(mi)煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能無明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其(qi)(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及(ji)(ji)紫(zi)外線等(deng)(deng)十分穩定(ding),在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)(qi)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)(ji)化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用,對肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量(liang)
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業協會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)(he)1930.64萬(wan)輛,同(tong)比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)用量(liang)(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下(xia)的(de)新研(yan)究(jiu),增(zeng)(zeng)加(jia)有機(ji)(ji)硅(gui)材(cai)料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件方面的(de)用量(liang)(liang),可(ke)以(yi)大幅(fu)度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)用量(liang)(liang)水平的(de)提(ti)(ti)高都(dou)將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需(xu)求的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政機(ji)(ji)關公(gong)務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政府(fu)采購的(de)市場份(fen)額(e),為改(gai)變目前國(guo)內政府(fu)采購以(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)局(ju)面提(ti)(ti)供了保(bao)障。促進(jin)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用提(ti)(ti)供有力(li)保(bao)障。預測未(wei)來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此(ci)外,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因為石油(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我(wo)國(guo)在(zai)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機硅單體的(de)(de)生產技術方面(mian)取得(de)突破,有(you)機硅單體的(de)(de)生產技術在(zai)2005年前被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但(dan)目前我(wo)國(guo)已發(fa)展成(cheng)(cheng)為全球有(you)機硅單體第(di)1大(da)國(guo),這2個方面(mian)原因使(shi)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起開(kai)始低于石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為大(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替(ti)代(dai)石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有(you)機硅產業的(de)(de)市場(chang)空間,同時將(jiang)帶動(dong)硅油(you)、硅烷偶(ou)聯劑和硅樹脂等其(qi)他有(you)機硅產品的(de)(de)消費。