硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原子交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)原子上(shang)通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡膠。普通(tong)的(de)硅(gui)(gui)橡膠主要由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡膠的(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入則(ze)可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡膠的(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡膠的(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很(hen)突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周(zhou)或(huo)更長(chang)時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡膠的(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率(lv)在(zai)合成聚合物中是較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)橡膠還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突出特(te)性(xing)(xing),因(yin)此在(zai)醫用領域(yu)應用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)類的方法很多,通(tong)常按固(gu)化(hua)前的形態分(fen)為(wei)(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室(shi)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用單體(ti)的不(bu)同,可分(fen)為(wei)(wei)甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和用途的不(bu)同又可分(fen)為(wei)(wei)通(tong)用型(xing)、超(chao)(chao)耐低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超(chao)(chao)耐高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用型(xing)等等。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合(he)成的。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高(gao)比表面積的氣相法白(bai)炭黑(hei)補強(qiang)的硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能躍升到(dao)實(shi)用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技術的基礎(chu)。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)始生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和中(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業化研究(jiu)始于1957年,多家研究(jiu)所和企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能力(li)為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠是(shi)指聚硅(gui)(gui)(gui)氧烷變(bian)成彈性(xing)(xing)(xing)體(ti)的(de)過(guo)(guo)程是(shi)經(jing)過(guo)(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成型的(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子(zi)量的(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)氧烷為(wei)生膠,混入補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等(deng),在(zai)加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成本或(huo)改(gai)善(shan)膠料性(xing)(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)(zhong)特殊(shu)的(de)性(xing)(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)(jia)入相應的(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有機(ji)過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方法如(ru)圖所示。一(yi)次(ci)硫(liu)化(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(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解(jie)產物(wu)和其他揮發性化(hua)合(he)物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)(de)設備有開(kai)放(fang)式(shi)煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真(zhen)空密煉(lian)機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特征(zheng)是(shi)高溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅(jin)是(shi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但在200℃以上(shang)的(de)高溫(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃(li)化溫(wen)度(du)一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)意(yi)義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及紫外(wai)線等十分穩(wen)定,在不(bu)加任何(he)添加劑的(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)(ju)有(you)優良的(de)耐候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(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)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)低(di)(di)溫(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于(yu)通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等的(de)耐油、耐溶劑性(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)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳等氣(qi)(qi)體的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體組織(zhi)不(bu)粘(zhan)連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對肌體組織(zhi)的(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特別(bie)適合作(zuo)為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協(xie)會(hui)統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀(guan)研天(tian)下(xia)的(de)新(xin)研究(jiu),增(zeng)(zeng)加有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)用(yong)量(liang),可以大幅度(du)提(ti)高(gao)(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性(xing)能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平(ping)的(de)提(ti)高(gao)(gao)都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現(xian)自(zi)主化,《2012年度(du)黨(dang)政機(ji)(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)擴大在政府采(cai)(cai)購的(de)市場(chang)份額(e),為(wei)改變目(mu)前國(guo)內政府采(cai)(cai)購以合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為(wei)主的(de)局面(mian)提(ti)供(gong)(gong)了(le)保障(zhang)。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)供(gong)(gong)有力保障(zhang)。預測未來3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將以年均(jun)20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)(de)非石油基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,約占非石油基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石油價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有機硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術方(fang)面取得(de)突破,有機硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術在2005年前被幾家跨(kua)國公司壟斷(duan),但(dan)目前我國已發展(zhan)成為全球有機硅(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國,這2個(ge)方(fang)面原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于石油基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約為大(da)(da)宗石油基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成為廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,并(bing)開始大(da)(da)規模替代(dai)石油基合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。這將極大(da)(da)拓展(zhan)有機硅(gui)產業的(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時(shi)將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)樹脂等(deng)其他有機硅(gui)產品的(de)(de)(de)消費。