硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常連有兩(liang)個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由含(han)甲基(ji)(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)(ji)后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出,在180℃下(xia)可(ke)(ke)長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承(cheng)受數周或更長時間仍有彈(dan)性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透(tou)過率在合(he)成聚合(he)物中是較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因(yin)此在醫用領域應用廣(guang)泛。
主(zhu)要(yao)品種
硅橡膠分類的方(fang)法很多,通常按固化(hua)
前的形(xing)態(tai)分(fen)為(wei)(wei)(wei)固體(ti)(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用單(dan)體(ti)(ti)的不同,可(ke)分(fen)為(wei)(wei)(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用途的不同又可(ke)分(fen)為(wei)(wei)(wei)通用型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年,采用高(gao)(gao)比表(biao)面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到(dao)實用階段,奠定了現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技(ji)術的(de)(de)基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯硅烷合成開始(shi)生產硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年,多(duo)家(jia)研(yan)究所和(he)企業陸(lu)續開發出各種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力(li)為135千噸,其中高(gao)(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化硅橡(xiang)膠
高溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅氧(yang)(yang)烷(wan)變(bian)成彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的(de)。它主要以(yi)高分(fen)子量的(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷(wan)為生膠(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)成彈(dan)性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)補強主要是各種類型的(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強度增加(jia)數十倍(bei)。有(you)(you)時為了降低成本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各種特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)各種添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)劑是各種有(you)(you)機過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)物或加(jia)成反應(ying)催化(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分子(zi)鏈的(de)(de)交(jiao)聯(lian)反應;二(er)次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發(fa)性(xing)化(hua)合(he)物(wu)以穩(wen)定硫化(hua)膠的(de)(de)各(ge)項(xiang)性(xing)能(neng)。常用的(de)(de)設備有開放(fang)式煉膠機、捏合(he)機及真(zhen)空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外(wai)線等(deng)十分穩定,在不加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好(hao)。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化碳(tan)等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)(wu)嗅,與人體組織(zhi)(zhi)不粘連,具(ju)有(you)抗凝(ning)血作用(yong),對肌體組織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少(shao)。特(te)別(bie)適(shi)合作為(wei)醫用(yong)材料。
硅(gui)橡(xiang)膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同(tong)比分(fen)別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)(yan)天下的(de)新研(yan)(yan)究(jiu),增加(jia)有機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)用(yong)量(liang),可(ke)以大幅度(du)提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性(xing)能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)提高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅橡膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家(jia)鼓(gu)勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)實(shi)現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年度(du)黨(dang)政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大在政(zheng)府采購(gou)的(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局面提供(gong)了(le)保障。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮(rong)將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)提供(gong)有力保障。預(yu)測未來3年,我國(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)(de)非(fei)(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約(yue)(yue)占非(fei)(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消費量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產技術方面取得突破,有機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但目(mu)前(qian)我國已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有機硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國,這(zhe)2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起開(kai)(kai)始低(di)于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并(bing)開(kai)(kai)始大(da)規(gui)模替代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將極大(da)拓(tuo)展(zhan)有機硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有機硅(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)消費。