硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通(tong)常連有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含(han)甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成。苯基(ji)(ji)的(de)引入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更(geng)長(chang)時(shi)間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透(tou)過(guo)率在(zai)合成聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)突出特性(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣(guang)泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方法很(hen)多,通常(chang)按固化
前的(de)形態分(fen)為(wei)(wei)固(gu)體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫度(du)分(fen)為(wei)(wei)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫化(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用單體(ti)的(de)不(bu)同,可分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用途的(de)不(bu)同又可分(fen)為(wei)(wei)通(tong)用型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高溫型(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美(mei)國以三氯化鐵為(wei)催(cui)化劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問(wen)世。1948年,采用(yong)高比(bi)表面積(ji)的(de)氣相法白炭黑補強(qiang)的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階段(duan),奠定(ding)了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)基(ji)(ji)礎。從二甲基(ji)(ji)二氯硅(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)(shi)生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國家(jia)有美(mei)國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究(jiu)始(shi)(shi)于1957年,多家(jia)研(yan)究(jiu)所(suo)和企業陸續開發出(chu)各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)國硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力(li)為(wei)135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠
高溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧烷變成彈性(xing)(xing)(xing)體的過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫化成型的。它主要以高分(fen)子(zi)量的聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧烷為生(sheng)膠(jiao),混入補強填料(liao)、硫化劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫化成彈性(xing)(xing)(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的補強主要是各(ge)種類型的白炭(tan)黑,可(ke)使(shi)硫化膠(jiao)的強度增加(jia)數十倍。有時為了降低成本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)(xing)能及賦予(yu)硫化膠(jiao)各(ge)種特殊的性(xing)(xing)(xing)能,也加(jia)入相應的各(ge)種添加(jia)劑(ji)(ji)。硫化劑(ji)(ji)是各(ge)種有機過(guo)氧化物(wu)或加(jia)成反(fan)應催化劑(ji)(ji)。
加(jia)工成型(xing)方法如圖(tu)所(suo)示。一次硫化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應(ying);二(er)次硫化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫化劑分解產物和其他揮發性(xing)化合(he)(he)物以穩定(ding)硫化膠的(de)(de)各項(xiang)性(xing)能。常用的(de)(de)設備有(you)開(kai)放(fang)式煉膠機(ji)、捏合(he)(he)機(ji)及(ji)真空(kong)密煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是(shi)高溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外(wai)線等(deng)(deng)十分穩定(ding),在不加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)(hua)(hua)學試(shi)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組(zu)(zu)織不粘(zhan)連,具有抗凝血作用(yong)(yong)(yong),對肌體(ti)組(zu)(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別(bie)適合作為醫用(yong)(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬t。根據觀(guan)研天下(xia)的(de)(de)(de)(de)新(xin)研究,增加有(you)(you)機硅材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量,可以大(da)幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性(xing)能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政(zheng)(zheng)機關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴大(da)在政(zheng)(zheng)府(fu)采(cai)(cai)購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額(e),為改變目前國(guo)內政(zheng)(zheng)府(fu)采(cai)(cai)購(gou)以合資品(pin)(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有(you)(you)力保(bao)障(zhang)。預測(ce)未來3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以年(nian)均20%增長。
此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非石油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石油(you)(you)價格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲(zhang),同時我(wo)國(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)(shu)方面取得突(tu)破,有機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產技術(shu)(shu)在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)硅(gui)單(dan)體第(di)1大(da)國(guo)(guo),這2個方面原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年起開始低于石油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替(ti)代石油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)拓展(zhan)有機(ji)硅(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等(deng)其他有機(ji)硅(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。