硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原子(zi)交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲(jia)基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三(san)氟丙(bing)基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般在-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作。引(yin)入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突(tu)出,在180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承(cheng)受數周或更(geng)長時(shi)間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)透(tou)過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物(wu)中是較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)、不(bu)會(hui)導(dao)致凝血(xue)的(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此在醫(yi)用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分類的方(fang)法很多(duo),通常(chang)按(an)固化前的形態分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫化溫(wen)度(du)分為室(shi)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體(ti)的不(bu)同(tong),可分為甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按(an)性(xing)能和用途的不(bu)同(tong)又可分為通用型、超(chao)耐低溫(wen)型、超(chao)耐高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力型、耐油型、醫用型等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技(ji)術的(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研究始于1957年,多家研究所(suo)和企業陸(lu)續(xu)開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能力(li)為(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅氧(yang)烷(wan)變成彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)(de)過(guo)程是經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的(de)(de)。它主(zhu)要以高分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)化(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十倍。有時為(wei)了降(jiang)低成本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及賦(fu)予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊(shu)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也(ye)加(jia)入(ru)相應的(de)(de)各(ge)種添(tian)加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)種有機過(guo)氧(yang)化(hua)物或加(jia)成反(fan)應催化(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法如圖(tu)所示。一次硫(liu)化的目(mu)的是進行高分子鏈的交(jiao)聯反應(ying);二(er)次硫(liu)化的目(mu)的是進行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑分解產(chan)物(wu)和其他揮發性化合(he)物(wu)以穩(wen)定硫(liu)化膠(jiao)的各(ge)項性能。常(chang)用的設備有開放式(shi)煉膠(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)無明顯變化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航空(kong)(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等十(shi)分穩(wen)定(ding),在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優(you)異的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體組(zu)織(zhi)不粘連,具有抗凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌(ji)體組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)(te)別適合作為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下(xia)的(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量(liang)和單車(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)件實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)車(che)選(xuan)用(yong)車(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府采購(gou)以(yi)(yi)合資品牌(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提供(gong)了保(bao)障(zhang)。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供(gong)有力(li)保(bao)障(zhang)。預測未(wei)來3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)行(xing)業將以(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)價格(ge)的(de)大(da)幅上漲(zhang),同(tong)(tong)時我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料(liao)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技術方面取得突破(po),有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國公(gong)司壟斷,但(dan)目前我國已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國,這2個方面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格(ge)從2011年(nian)起(qi)開始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗(zong)石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模替(ti)代石(shi)(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場(chang)空(kong)間,同(tong)(tong)時將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)消費(fei)。