硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)原子上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入可提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐高、低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入則(ze)可提(ti)高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下可長期工作,稍高于200℃也能(neng)承受數周(zhou)或更(geng)長時間(jian)仍(reng)(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透(tou)過(guo)率在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中是(shi)較高的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)分(fen)類的(de)方法很多,通(tong)常(chang)按(an)固化前的(de)形(xing)態分(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)硫化溫度分(fen)為室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)所(suo)用單體(ti)的(de)不(bu)同,可分(fen)為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能和用途的(de)不(bu)同又可分(fen)為通(tong)用型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)(xing)、耐油(you)型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以(yi)三(san)氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問(wen)世。1948年(nian),采用高比表面(mian)積的(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍(yue)升到實(shi)用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技(ji)術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業(ye)化(hua)研究始(shi)于1957年(nian),多家研究所和企(qi)業(ye)陸續開發(fa)出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力(li)為135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠是(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)經(jing)過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。它(ta)主(zhu)要以高分子量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為生膠,混入補強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)化劑(ji)(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)補強(qiang)(qiang)主(zhu)要是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)增加(jia)數十(shi)倍。有時為了降低(di)成(cheng)本或(huo)改(gai)善膠料性(xing)能及賦予硫(liu)化膠各(ge)種特殊(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)種有機(ji)過(guo)氧化物或(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)催化劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次(ci)硫化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進行高(gao)分子鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)反應;二(er)次(ci)硫化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進行補充交聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分解產物和(he)其他揮發(fa)性(xing)化(hua)合物以穩(wen)定硫化(hua)膠的(de)(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及(ji)真空(kong)密(mi)煉(lian)機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)僅(jin)是天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可(ke)達-100℃,表明(ming)其低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫(zi)外線等(deng)十分(fen)穩(wen)定,在不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具有(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)(you)及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油(you)(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織(zhi)不粘(zhan)連,具有(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量(liang)
據(ju)中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會(hui)統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)(yan)天下的(de)(de)新(xin)研(yan)(yan)究,增加有機硅材料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可(ke)以大幅(fu)度提(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平(ping)的(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠需求的(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan)(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨(dang)政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征(zheng)求意見稿)》為自主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)(zai)政府(fu)采(cai)購的(de)(de)市場份額,為改變(bian)目(mu)前國(guo)內政府(fu)采(cai)購以合資品(pin)牌產品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)局(ju)面(mian)提(ti)供了保障。促(cu)進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌發展(zhan)(zhan),國(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)供有力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)98%。但(dan)(dan)因(yin)(yin)為(wei)(wei)石(shi)(shi)油價格的(de)大(da)幅(fu)上漲(zhang),同時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵原(yuan)料(liao)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國公司壟斷,但(dan)(dan)目前我國已發展成(cheng)為(wei)(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第1大(da)國,這(zhe)2個方(fang)面(mian)原(yuan)因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開始(shi)大(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)(jiang)極大(da)拓(tuo)展有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場空間,同時將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費。