硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交(jiao)替(ti)構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通常連有(you)兩(liang)個(ge)有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含(han)甲基(ji)(ji)(ji)和少量(liang)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組(zu)成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入則可(ke)(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)(xing)能良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能工作。引入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能也很突出,在180℃下(xia)可(ke)(ke)(ke)長(chang)期(qi)工作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能承受數(shu)周或更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在合成(cheng)聚合物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在醫(yi)用(yong)(yong)領域應(ying)用(yong)(yong)廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)(xiang)膠分類的(de)方法(fa)很多,通(tong)常按(an)(an)固化前的(de)形態分為(wei)(wei)固體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠和液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度(du)分為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)所用單體(ti)的(de)不同(tong),可分為(wei)(wei)甲基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)膠,甲基苯基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)(an)性(xing)能和用途(tu)的(de)不同(tong)又可分為(wei)(wei)通(tong)用型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以(yi)三(san)氯化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高(gao)比(bi)表面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升(sheng)到(dao)實用階段,奠定(ding)了現(xian)代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技(ji)術的(de)(de)基(ji)(ji)礎。從(cong)二(er)(er)甲基(ji)(ji)二(er)(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)(hua)研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所和(he)企業陸續開發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈(dan)性體的(de)過程(cheng)是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高分子(zi)量的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)為生(sheng)膠,混入(ru)(ru)補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)補(bu)強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)各種類型的(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠的(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為了降低成(cheng)本或改善(shan)膠料性能及(ji)賦(fu)予(yu)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠各種特殊的(de)性能,也加(jia)入(ru)(ru)相應的(de)各種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種有機過氧化(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法(fa)如圖所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交聯反(fan)應;二(er)次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行補充交聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)合物以穩(wen)定硫化(hua)膠的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設備有開放(fang)式煉膠機、捏(nie)合機及(ji)真空(kong)密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)特(te)(te)征是高(gao)溫穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)高(gao)溫環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變(bian)化。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化溫度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)(yi)。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭(chou)氧及(ji)紫(zi)外(wai)線等十分(fen)穩(wen)(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加任何添(tian)加劑的(de)情況(kuang)下(xia),就具(ju)有優良的(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異(yi)(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好(hao)。(5)物理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫下(xia)的(de)物理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)高(gao)溫和(he)-50℃的(de)低(di)溫下(xia),其(qi)物理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)(you)及(ji)化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二(er)氧化碳等氣(qi)(qi)體的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與(yu)人體組織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝(ning)血作用,對(dui)(dui)肌(ji)體組織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別適合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量約(yue)達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)新(xin)研(yan)究,增加有機(ji)硅(gui)(gui)材(cai)料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方(fang)面的(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機(ji)關公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿(gao))》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前國(guo)內(nei)政(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保障。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)均(jun)20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時我(wo)(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技術(shu)方面(mian)取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產技術(shu)在(zai)2005年(nian)前(qian)被幾家跨國公(gong)司壟斷,但目前(qian)我(wo)(wo)國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全(quan)球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國,這2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起(qi)開(kai)始低于(yu)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為大(da)(da)宗(zong)石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規(gui)模替代(dai)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空(kong)間(jian),同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。