硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由(you)硅和(he)氧(yang)原(yuan)子交替構成(cheng),硅原(yuan)子上(shang)通(tong)常連(lian)有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠主要由(you)含甲(jia)基(ji)(ji)和(he)少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)硅氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)引入(ru)(ru)可(ke)(ke)提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引入(ru)(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)工作。引入(ru)(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承(cheng)受數周或更長(chang)時間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是較高(gao)的(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠還具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝(ning)血的(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類的(de)(de)方法很(hen)多,通常按固化前的(de)(de)形態分(fen)(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按硫(liu)(liu)化溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體的(de)(de)不同,可(ke)(ke)分(fen)(fen)為(wei)甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)等;按性能(neng)和用(yong)途的(de)(de)不同又(you)可(ke)(ke)分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超(chao)耐低(di)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高(gao)(gao)強(qiang)力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由(you)美(mei)國以三(san)氯(lv)(lv)化(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)劑合成的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)(yong)高比表面積的(de)(de)(de)氣相(xiang)法(fa)白炭黑(hei)補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性(xing)能躍升到(dao)實用(yong)(yong)階(jie)段(duan),奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)(de)基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國家有美(mei)國。俄羅斯、德國、日本(ben)、韓國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)化(hua)研(yan)(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家研(yan)(yan)究所和企業(ye)陸續開發(fa)出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)指聚硅氧烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要以(yi)高分子量(liang)的(de)(de)(de)聚甲(jia)基乙(yi)烯(xi)基硅氧烷(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao),混(hun)入(ru)補(bu)強填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強主要是(shi)各種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了(le)降低(di)成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)特(te)殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)各種(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各種(zhong)(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加(jia)工成型(xing)方(fang)法如圖所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)(xing)高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分解(jie)產(chan)物和其(qi)他揮發(fa)性化(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)膠的(de)各項性能。常(chang)用的(de)設備有開放(fang)式(shi)煉膠機、捏合機及(ji)真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特(te)(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)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(yi)半(ban),但在200℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異(yi)。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外(wai)線等十分(fen)穩定(ding)(ding),在不加任何添加劑的(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)有(you)(you)優良的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)物理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)組織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別適合作為醫用(yong)材(cai)料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)(liang)和(he)1930.64萬輛(liang)(liang),同比(bi)分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)用量(liang)(liang)約達2.0萬t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機硅(gui)(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)(de)用量(liang)(liang),可(ke)以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業對硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan)(zhan),關鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實(shi)現(xian)自(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機關公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征(zheng)求(qiu)意見(jian)稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變目(mu)前(qian)國(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)以合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展(zhan)(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用提(ti)供(gong)有力保(bao)障。預測未來(lai)3年,我國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以年均(jun)20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)(shi)油價格的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)方(fang)(fang)面取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)在(zai)2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我國(guo)已發展(zhan)成為全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國(guo),這2個(ge)方(fang)(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始低于石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替(ti)代石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)費。