硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上通常(chang)連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)引入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能,三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)的(de)引入(ru)則(ze)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)能良好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍(reng)能工作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐熱(re)性(xing)能也很(hen)突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能承受數周或更長時(shi)間仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)(ke)耐300℃以(yi)上的(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)好,氧氣(qi)(qi)透過率(lv)在(zai)(zai)合成(cheng)聚合物(wu)中是(shi)較(jiao)高(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰(duo)性(xing)、不會導(dao)致凝血(xue)的(de)突(tu)出特性(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫用領域(yu)應(ying)用廣泛(fan)。
主(zhu)要品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類(lei)的方法很(hen)多,通(tong)常(chang)按固化(hua)前的形態分(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫度分(fen)為(wei)(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按所用單體的不同,可(ke)(ke)分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用途的不同又(you)可(ke)(ke)分(fen)為(wei)(wei)通(tong)用型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力(li)型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比表面積的(de)氣相法(fa)白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)(neng)躍升到(dao)實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲(jia)基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和企(qi)業陸(lu)續開(kai)發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)(neng)力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)(gui)(gui)氧烷(wan)變(bian)成彈性(xing)體的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化成型的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化成彈性(xing)體。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是各(ge)(ge)(ge)(ge)種類型的(de)(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍。有(you)時為了降低成本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化膠(jiao)各(ge)(ge)(ge)(ge)種特殊的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)(ge)(ge)(ge)種添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化劑是各(ge)(ge)(ge)(ge)種有(you)機(ji)過(guo)氧化物或加(jia)成反應催化劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進(jin)行(xing)高分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)(de)交(jiao)聯(lian)反應;二(er)次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產(chan)物和其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)(de)設備有開(kai)放(fang)式煉膠機(ji)(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)(ji)。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特(te)(te)征是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半(ban),但在200℃以上(shang)的(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)溫(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊(shu)配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外(wai)線等(deng)(deng)十分穩定,在不(bu)加任(ren)何添加劑(ji)(ji)的(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)良的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)的(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)低(di)溫(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等(deng)(deng)的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)(deng)氣(qi)體的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織不(bu)粘連,具有(you)抗(kang)凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體組織的(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)(te)別適合作(zuo)為醫用(yong)材(cai)料(liao)。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽車工業協會統計,2012年,汽車產(chan)(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比(bi)分別增(zeng)長(chang)(chang)4.63%和4.33%,汽車工業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量約(yue)達(da)2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研天下(xia)的(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加有(you)機硅(gui)材(cai)料(liao)在(zai)汽車零部件方面的(de)(de)用(yong)(yong)量,可以(yi)大幅(fu)度(du)提高汽車的(de)(de)安全性能(neng),因此(ci),汽車產(chan)(chan)量和單車用(yong)(yong)量水平的(de)(de)提高都(dou)將推動汽車工業對硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵(li)自主品(pin)(pin)牌的(de)(de)汽車發(fa)(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽車零部件實現(xian)自主化(hua),《2012年度(du)黨(dang)政機關(guan)公務用(yong)(yong)車選用(yong)(yong)車型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意(yi)見(jian)稿)》為(wei)(wei)自主品(pin)(pin)牌擴(kuo)大在(zai)政府采購(gou)的(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)內政府采購(gou)以(yi)合資(zi)品(pin)(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)(pin)為(wei)(wei)主的(de)(de)局面提供了(le)保(bao)障。促進(jin)自主品(pin)(pin)牌發(fa)(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)(chan)汽車業的(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)(wei)汽車膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提供有(you)力保(bao)障。預測(ce)未來3年,我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽車行業將以(yi)年均20%增(zeng)長(chang)(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)(wei)石(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上(shang)漲(zhang),同時(shi)我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵(jian)原料(liao)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術方面取得(de)突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術在2005年前(qian)被幾家跨國公(gong)司壟斷,但(dan)目前(qian)我國已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全(quan)球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大(da)(da)國,這(zhe)2個(ge)方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始低于(yu)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉(lian)價的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規(gui)模(mo)替代石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大(da)(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)市場(chang)空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)消費。