硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有兩個(ge)有機(ji)基(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲(jia)基(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)引(yin)入可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)入則(ze)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)良好(hao)(hao),一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作(zuo)。引(yin)入苯(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受數周或(huo)更長(chang)時間仍有彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好(hao)(hao),氧氣(qi)透(tou)過率在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具(ju)有生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血(xue)的(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應(ying)用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠分類的(de)方法(fa)很多(duo),通(tong)常(chang)按(an)固(gu)化(hua)前的(de)形(xing)態(tai)分為固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度分為室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)所用(yong)(yong)單體的(de)不同(tong)(tong),可(ke)分為甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng)(deng);按(an)性能和(he)用(yong)(yong)途(tu)的(de)不同(tong)(tong)又(you)可(ke)分為通(tong)用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)(yong)型(xing)(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國以(yi)三(san)氯化(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高(gao)比表(biao)面積(ji)的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到實用階(jie)段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技(ji)術(shu)的(de)(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國家有美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業(ye)化(hua)研究始于(yu)1957年,多(duo)家研究所和企業(ye)陸續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力(li)為(wei)135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠
高(gao)(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)氧烷變成彈(dan)(dan)性體(ti)的(de)(de)過程是經過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主要以高(gao)(gao)分(fen)子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)補強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成彈(dan)(dan)性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補強(qiang)(qiang)主要是各(ge)種類型(xing)的(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加數十倍。有(you)(you)時為了降低成本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性能(neng)及賦(fu)予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)性能(neng),也加入(ru)相應的(de)(de)各(ge)種添(tian)加劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)種有(you)(you)機過氧化(hua)物或加成反應催(cui)化(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如(ru)圖所(suo)示。一(yi)次硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進行補充交聯(lian)(lian)、驅除(chu)硫(liu)化(hua)劑分解產物和(he)其(qi)他揮發性化(hua)合(he)物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)(de)各(ge)項性能。常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)設備有開(kai)放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航空(kong)(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等十分穩定(ding),在不(bu)(bu)加任(ren)何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)(kong)氣、氮(dan)、氧、二氧化(hua)碳等氣體的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與(yu)人(ren)體組織(zhi)不(bu)(bu)粘(zhan)連,具(ju)有(you)抗凝血作用,對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業協會(hui)統(tong)計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增加(jia)有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)件方(fang)面的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)(de)安全性(xing)能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)產量和單車(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)。國家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政機關公務用(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)車(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大在政府采購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為改變目前國內政府采購以合資品(pin)牌產品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提供了(le)保障。促(cu)進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌發(fa)展,國產汽(qi)(qi)車(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保障。預測未來(lai)3年(nian),我國室(shi)溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)行業將(jiang)以年(nian)均20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)非石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)(wei)石油(you)(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產技術方面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產技術在2005年(nian)前(qian)(qian)被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但(dan)目前(qian)(qian)我國(guo)已發展成(cheng)為(wei)(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第(di)1大(da)國(guo),這2個方面(mian)原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開(kai)始(shi)低于石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)宗石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)規模替代石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)(jiang)極大(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業(ye)的(de)市場空間,同時將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)消(xiao)費。