硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子(zi)交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通(tong)常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主要由(you)含(han)甲基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)少量(liang)乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入則(ze)可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下可長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率(lv)在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中(zhong)是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還(huan)具有(you)生(sheng)理惰性(xing)、不會導(dao)致(zhi)凝血(xue)的(de)(de)突(tu)出特性(xing),因(yin)此(ci)在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分類的方法很多,通(tong)常(chang)按(an)固化前(qian)的形(xing)態分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化溫度分為(wei)室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)單體的不(bu)同,可(ke)(ke)分為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性(xing)能和用(yong)途(tu)的不(bu)同又可(ke)(ke)分為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫型(xing)、超耐(nai)高溫型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期(qi)是(shi)由美國(guo)以三(san)氯化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問(wen)世。1948年(nian)(nian),采(cai)用高(gao)比(bi)表面積的(de)(de)氣相法白(bai)炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)技(ji)術的(de)(de)基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開(kai)始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日(ri)本(ben)、韓(han)國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工(gong)業(ye)化研究(jiu)始于1957年(nian)(nian),多(duo)家(jia)研究(jiu)所和(he)企業(ye)陸續開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)能力為(wei)135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)變成彈性體的(de)(de)(de)過程是(shi)經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量(liang)的(de)(de)(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)各種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)增加(jia)(jia)數十倍。有時為了降低成本或(huo)(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能,也加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)各種(zhong)添(tian)加(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)(hua)物或(huo)(huo)加(jia)(jia)成反應催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖(tu)所(suo)示。一(yi)次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進(jin)行高分(fen)子鏈(lian)的(de)交聯反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進(jin)行補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產(chan)物和其他揮(hui)發性化(hua)合物以(yi)穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放(fang)式(shi)煉(lian)膠(jiao)機、捏合機及(ji)真(zhen)空密煉(lian)機。
主要(yao)性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是(shi)高溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半(ban),但(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和表(biao)(biao)面(mian)硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)(biao)明其(qi)(qi)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這(zhe)對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫(zi)外線等十(shi)分穩定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)(qi)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組織(zhi)不粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌(ji)體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別(bie)適合(he)作(zuo)為(wei)醫用材料。
硅(gui)橡膠的(de)用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會統(tong)計(ji),2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分別達到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅橡膠(jiao)的(de)(de)用量(liang)約(yue)達2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)新研究,增加有(you)機硅材料在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)用量(liang),可以大幅度提高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)提高都(dou)將(jiang)推(tui)動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業對硅橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)增加。國(guo)(guo)家鼓勵(li)自主品牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自主化,《2012年(nian)度黨政機關公務(wu)用車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意(yi)見稿(gao))》為(wei)自主品牌擴大在政府采購(gou)的(de)(de)市場份額(e),為(wei)改變目前(qian)國(guo)(guo)內政府采購(gou)以合資(zi)品牌產品為(wei)主的(de)(de)局(ju)面(mian)(mian)提供了保障(zhang)。促進(jin)自主品牌發(fa)展,國(guo)(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用提供有(you)力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我(wo)國(guo)(guo)室(shi)溫(wen)硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業將(jiang)以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大幅上漲,同時(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有(you)機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)術方面(mian)取得突破,有(you)機硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)技(ji)術在2005年前被幾家跨國公司壟斷,但目(mu)前我國已(yi)發展(zhan)成(cheng)為全(quan)球有(you)機硅(gui)單體(ti)第1大國,這2個方面(mian)原(yuan)因使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為大宗(zong)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規模(mo)替(ti)代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大拓(tuo)展(zhan)有(you)機硅(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。