硅橡膠是(shi)指(zhi)主(zhu)鏈由硅和(he)氧原子交替構成,硅原子上(shang)通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硅氧鏈節組(zu)成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引入可(ke)(ke)提高硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)(ke)提高硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達(da)-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍(shao)高于200℃也能(neng)承受(shou)數周(zhou)或(huo)更(geng)長時間仍有(you)(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過(guo)率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是(shi)較高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠分類的方法很多(duo),通常按固(gu)化(hua)
前的(de)形(xing)態分為(wei)固體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按所(suo)用單體的(de)不(bu)同,可(ke)分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)等;按性能和(he)用途的(de)不(bu)同又可(ke)分為(wei)通用型(xing)(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強(qiang)力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠早(zao)期是由美國(guo)(guo)以三氯化鐵為催(cui)化劑(ji)合(he)成的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠產品問世(shi)。1948年(nian)(nian),采用高比表(biao)面積(ji)的(de)(de)氣(qi)相法白(bai)炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠研(yan)(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性能躍(yue)升(sheng)到實用階段,奠定了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產技術的(de)(de)基(ji)礎(chu)。從(cong)二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)烷合(he)成開始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工(gong)業(ye)化研(yan)(yan)究(jiu)始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研(yan)(yan)究(jiu)所和(he)企業(ye)陸(lu)續(xu)開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產能力為135千噸,其中高溫膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠是指聚硅氧烷變(bian)成彈性(xing)體的(de)(de)(de)過程(cheng)是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高(gao)分(fen)子(zi)量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯(xi)基硅氧烷為生膠,混(hun)入(ru)補(bu)強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱(re)加壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈性(xing)體。硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)補(bu)強主(zhu)要(yao)是各種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強度增加數十倍。有(you)時為了降低成本(ben)或改善膠料性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加入(ru)相應(ying)的(de)(de)(de)各種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各種(zhong)有(you)機過氧化(hua)(hua)物或加成反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方(fang)法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的目(mu)的是(shi)進行(xing)高(gao)分子鏈的交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的目(mu)的是(shi)進行(xing)補充交(jiao)聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發(fa)性化(hua)(hua)合(he)物(wu)以(yi)穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的各項性能。常用的設備有開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏合(he)機及真空密(mi)煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)(yi)半(ban),但在200℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)仍能(neng)保(bao)持一(yi)(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這(zhe)對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等十分穩定,在不(bu)加任何(he)添加劑(ji)(ji)的(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)(you)良的(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)具有(you)優(you)(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧、二(er)氧化碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具有(you)抗(kang)凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適(shi)合作為(wei)醫用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用(yong)量(liang)
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同(tong)比分別增(zeng)(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)研究,增(zeng)(zeng)(zeng)加有(you)機(ji)硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅度(du)提(ti)高(gao)(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加。國家鼓(gu)勵自(zi)主品牌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主化(hua),《2012年度(du)黨政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)主品牌擴大在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變目(mu)前國內政(zheng)府采購以(yi)合(he)資品牌產品為主的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供了保障(zhang)。促進(jin)自(zi)主品牌發(fa)(fa)展,國產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有(you)力保障(zhang)。預(yu)測未來3年,我國室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以(yi)年均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重(zhong)要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約(yue)占非(fei)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消(xiao)費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大幅上漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年前(qian)被幾家(jia)跨國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球(qiu)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第(di)1大國(guo),這2個(ge)方面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始低于(yu)石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開始大規模(mo)替代石(shi)油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這將極大拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。