硅橡膠是(shi)(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)原子上通(tong)常連(lian)有兩個有機基(ji)團的(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少量(liang)乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)(ben)基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)(ru)可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)(ru)則可提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)作。引(yin)(yin)入(ru)(ru)苯(ben)(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出,在180℃下(xia)可長期(qi)工(gong)作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數(shu)周(zhou)或更(geng)長時(shi)(shi)間(jian)仍有彈(dan)性(xing)(xing),瞬時(shi)(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過(guo)率在合成聚合物(wu)中(zhong)是(shi)(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理(li)惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing),因此在醫用領域應用廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的方法很(hen)多(duo),通常按固(gu)化(hua)
前的(de)形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)的(de)不同(tong),可分(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和(he)用(yong)途(tu)的(de)不同(tong)又可分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展(zhan)史(shi)
硅橡膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑(ji)合成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅橡膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世(shi)。1948年(nian),采(cai)用(yong)(yong)高比表面積的(de)(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強(qiang)的(de)(de)(de)(de)硅橡膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)躍升(sheng)到(dao)實用(yong)(yong)階段(duan),奠定了現代(dai)硅橡膠(jiao)(jiao)生產技術(shu)的(de)(de)(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅烷合成(cheng)(cheng)開始生產硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有(you)美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)工業(ye)化(hua)研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所和企業(ye)陸續開發出各(ge)種(zhong)硅橡膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅橡膠(jiao)(jiao)生產能(neng)力為135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠
高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性體(ti)(ti)的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它(ta)主要以高分子量的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao),混入補強填(tian)料、硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體(ti)(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補強主要是(shi)各種(zhong)(zhong)類型的(de)白炭黑,可(ke)使(shi)硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度增加(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了降(jiang)低(di)成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性能及賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的(de)性能,也(ye)加(jia)入相應的(de)各種(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)劑(ji)(ji)(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)是(shi)各種(zhong)(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)。
加工(gong)成(cheng)型方(fang)法如圖(tu)所示。一次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行(xing)高(gao)分子鏈的(de)交聯反應;二(er)次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化劑分解(jie)產物(wu)和其(qi)他(ta)揮發性化合物(wu)以(yi)穩定硫(liu)化膠(jiao)的(de)各項性能。常(chang)用(yong)的(de)設備(bei)有開放(fang)式煉膠(jiao)機、捏合機及真(zhen)空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半,但在(zai)200℃以(yi)上(shang)的(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬(ying)度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對航空(kong)、宇航工業的(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)情況(kuang)下(xia),就具有優(you)(you)良的(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)(qi)體的(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體組織(zhi)不粘連,具有抗凝血作用(yong),對肌(ji)體組織(zhi)的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別(bie)適(shi)合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)(de)新研究(jiu),增加(jia)有(you)(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)市(shi)場份(fen)額(e),為(wei)改(gai)變目(mu)前國(guo)(guo)內政府(fu)采(cai)購以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面(mian)提(ti)供了保(bao)障。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有(you)(you)力(li)保(bao)障。預(yu)測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)(xiao)費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術方(fang)面(mian)(mian)取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術在2005年(nian)前被幾(ji)家跨國(guo)公(gong)司壟(long)斷,但目前我(wo)國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始低(di)于石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗(zong)石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代石油(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓(tuo)展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將(jiang)帶(dai)動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他(ta)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)費。