硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧原子交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上通(tong)常連(lian)有兩個有機基團的(de)(de)橡膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)主(zhu)要由(you)含(han)甲基和少量(liang)乙(yi)烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成(cheng)。苯基的(de)(de)引入可提(ti)高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙基及(ji)氰基的(de)(de)引入則可提(ti)高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油(you)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一(yi)般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工作。引入苯基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在180℃下(xia)可長期工作,稍(shao)高于200℃也能(neng)(neng)承受數周或(huo)更(geng)長時(shi)(shi)間仍(reng)有彈性(xing)(xing),瞬時(shi)(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率(lv)在合成(cheng)聚合物中(zhong)是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)還(huan)具有生理惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在醫用領域(yu)應(ying)用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)方(fang)法很多,通常按固化(hua)(hua)前(qian)的(de)形態分(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)(hua)溫度分(fen)為(wei)(wei)室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體的(de)不(bu)同,可(ke)分(fen)為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能(neng)和用(yong)途的(de)不(bu)同又可(ke)分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅橡膠(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)(wei)催(cui)化(hua)劑合(he)成的(de)。1945年(nian),硅橡膠(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)硅橡膠(jiao)研制成功,使硅橡膠(jiao)的(de)性能躍升到實(shi)用階(jie)段(duan),奠定(ding)了現代(dai)硅橡膠(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅烷合(he)成開始生(sheng)產硅橡膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅橡膠(jiao)的(de)工業化(hua)研究(jiu)始于1957年(nian),多家研究(jiu)所和企業陸續開發出各種硅橡膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅橡膠(jiao)生(sheng)產能力為(wei)(wei)135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性體的過(guo)(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型的。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分子量的聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠,混入(ru)補強填料、硫化(hua)(hua)劑等,在加熱(re)加壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)橡(xiang)膠的補強主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)類型的白(bai)炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠的強度(du)增(zeng)加數十倍(bei)。有(you)(you)時為(wei)了降低(di)成(cheng)本(ben)或改善膠料性能(neng)及(ji)賦予硫化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊的性能(neng),也加入(ru)相(xiang)應(ying)的各(ge)種(zhong)添加劑。硫化(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)有(you)(you)機(ji)過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或加成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型(xing)方法(fa)如(ru)圖所示。一次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)(shi)進(jin)行高分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯反(fan)應;二(er)次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)(shi)進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑分(fen)解產物(wu)(wu)和(he)其他揮(hui)發(fa)性(xing)化合物(wu)(wu)以穩定硫(liu)化膠(jiao)的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設備(bei)有開放(fang)式煉膠(jiao)機、捏(nie)合機及真空密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是(shi)天然(ran)(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可(ke)達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等十分穩(wen)定(ding),在不加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳等氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人體組織不粘連,具有(you)抗(kang)凝血(xue)作(zuo)用(yong),對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特(te)別適合(he)作(zuo)為醫(yi)用(yong)材料(liao)。
硅橡(xiang)膠的用量(liang)
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)約(yue)達(da)2.0萬t。根據觀研天(tian)下的(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有(you)機(ji)硅(gui)(gui)材(cai)料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大(da)幅度(du)提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水平(ping)的(de)提高都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)增(zeng)(zeng)加。國家鼓勵自主(zhu)品牌的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機(ji)關公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)品牌擴大(da)在政(zheng)府采購的(de)市(shi)場份額,為(wei)改變目前國內政(zheng)府采購以(yi)合資品牌產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)局面提供了保(bao)障。促進自主(zhu)品牌發展,國產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力保(bao)障。預測未來3年(nian)(nian),我國室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非石油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石油(you)(you)(you)價(jia)(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大幅(fu)上漲(zhang),同時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技術方面(mian)取(qu)得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前(qian)我國(guo)(guo)已(yi)發(fa)展(zhan)成為(wei)全(quan)球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大國(guo)(guo),這(zhe)2個(ge)方面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)(jia)格(ge)從2011年起開始低于石油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大宗石油(you)(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)(jia)的(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始大規模替(ti)代石油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓(tuo)展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)消費。