硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈由(you)硅和(he)氧(yang)原子交替構成(cheng),硅原子上通常連有兩個(ge)有機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅橡膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅氧(yang)鏈節組(zu)成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可提(ti)高硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)性能(neng),三(san)氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可提(ti)高硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性能(neng)。硅橡膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能(neng)良好,一(yi)般(ban)在-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后(hou),可達-73℃。硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性能(neng)也很(hen)突出(chu),在180℃下(xia)可長期工(gong)(gong)作(zuo),稍高于(yu)200℃也能(neng)承(cheng)受數周或更長時(shi)間仍有彈性,瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)。硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣性好,氧(yang)氣透(tou)(tou)過率在合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物中是(shi)較高的(de)(de)(de)(de)。此外,硅橡膠(jiao)還(huan)具有生理惰性、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性,因此在醫(yi)用(yong)領域應(ying)用(yong)廣(guang)泛。
主(zhu)要品(pin)種
硅(gui)橡膠分(fen)類(lei)的方法很多,通(tong)常按固化(hua)
前的(de)形態分(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體的(de)不(bu)同,可(ke)分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)(an)性能和用(yong)途(tu)的(de)不(bu)同又可(ke)分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美國以三氯(lv)化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑(ji)合(he)成的。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高比(bi)表面積的氣相法(fa)白(bai)炭黑補(bu)強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍升(sheng)到實用階(jie)段,奠定了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷(wan)合(he)成開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國家有美國。俄羅(luo)斯、德國、日本、韓(han)國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工業(ye)化(hua)研究始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研究所和企業(ye)陸(lu)續(xu)開發出(chu)各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力(li)為(wei)135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)氧烷(wan)變成彈性體的(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)。它主要以(yi)高分子量(liang)的(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在加熱(re)加壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補強主要是各(ge)(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度增加數十倍。有時為了降(jiang)低(di)成本或(huo)改善(shan)膠(jiao)料(liao)性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特(te)殊(shu)的(de)性能,也加入(ru)相應(ying)的(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是各(ge)(ge)種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或(huo)加成反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次(ci)硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進行高(gao)分子(zi)鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫化的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充交聯(lian)、驅除硫化劑分解產物(wu)和(he)其他(ta)揮發性(xing)(xing)化合物(wu)以穩(wen)定硫化膠的(de)(de)各項性(xing)(xing)能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠機、捏合機及(ji)真空(kong)密煉機。
主(zhu)要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這(zhe)對航(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭氧及(ji)紫外線(xian)等十(shi)分穩定(ding),在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)(ju)(ju)有優(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體組織不粘連,具(ju)(ju)(ju)有抗凝血(xue)作用(yong),對肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量
據中(zhong)國汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協會統(tong)計,2012年(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅材料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅度提高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性(xing)能(neng),因(yin)此(ci),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需(xu)求的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵(li)自主品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現(xian)自主化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為自主品牌(pai)擴大在(zai)(zai)政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)市場份(fen)額,為改變目(mu)前(qian)國內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合資品牌(pai)產(chan)品為主的(de)(de)局面(mian)提供(gong)了(le)保障(zhang)。促進自主品牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)提供(gong)有(you)力保障(zhang)。預測未來3年(nian)(nian),我國室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的非石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)(fei)量的98%。但因為(wei)石(shi)油(you)價(jia)(jia)格的大(da)幅上漲,同時(shi)我(wo)國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的關鍵(jian)原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的生產技(ji)術(shu)方面取得突(tu)破(po),有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的生產技(ji)術(shu)在2005年前(qian)被(bei)幾家(jia)跨國(guo)(guo)公(gong)司壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)(guo)已(yi)發(fa)展成為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國(guo)(guo),這2個(ge)方面原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的價(jia)(jia)格從(cong)2011年起開始低于石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的80%~90%,成為(wei)廉價(jia)(jia)的合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產業的市場空間,同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產品的消(xiao)費(fei)(fei)。