硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常連有(you)(you)(you)兩個有(you)(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)團的橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)的硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的引入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)性能(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)(ji)的引入(ru)則可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性能(neng)良好(hao)(hao),一般在-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)工作(zuo)。引入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)熱性能(neng)也很突出(chu),在180℃下可(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數(shu)周或更長(chang)時(shi)間(jian)仍(reng)(reng)有(you)(you)(you)彈性,瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的透氣性好(hao)(hao),氧(yang)氣透過率在合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)的。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)(you)生(sheng)理惰性、不會導致凝血的突出(chu)特性,因(yin)此在醫用領域應用廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的方(fang)法很多,通常按固化
前的形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)單體(ti)的不同,可分(fen)為(wei)甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯(ben)基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性(xing)能和用(yong)(yong)途(tu)的不同又可分(fen)為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)、超耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)型(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國以三氯化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高(gao)比表(biao)面積的(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍(yue)升到實用(yong)階段,奠定(ding)了現代硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技(ji)術的(de)基礎。從二甲基二氯硅烷合成(cheng)開(kai)(kai)始生(sheng)產(chan)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國家(jia)有美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中(zhong)國等(deng)。中(zhong)國硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化研(yan)究(jiu)始于1957年,多家(jia)研(yan)究(jiu)所(suo)和企業陸續開(kai)(kai)發出各種硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)國硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性體的過程是(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的。它主(zhu)要以高分子量的聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補(bu)強填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱(re)加(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的補(bu)強主(zhu)要是(shi)各(ge)種類型的白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的強度增加(jia)數十倍(bei)。有(you)(you)時為(wei)了降低(di)成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特(te)殊的性能(neng),也(ye)加(jia)入(ru)相應的各(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種有(you)(you)機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示(shi)。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高(gao)分子鏈的(de)交聯反應;二(er)次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解(jie)產物和(he)其他揮發(fa)性化(hua)(hua)合(he)物以(yi)穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這(zhe)對(dui)航(hang)(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)十分穩(wen)(wen)定,在不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有優良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑性(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(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組(zu)織(zhi)不(bu)粘(zhan)連,具有抗凝(ning)血作用(yong),對(dui)肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少(shao)。特別適(shi)合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量(liang)
據中國(guo)汽車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬(wan)(wan)輛和1930.64萬(wan)(wan)輛,同比(bi)分(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研天(tian)下的(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅材料在(zai)(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)用量(liang),可以大幅度(du)提高(gao)汽車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性(xing)能,因(yin)此,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自主(zhu)化,《2012年度(du)黨政(zheng)機(ji)關公(gong)務用車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)(zai)政(zheng)府(fu)采購的(de)市場(chang)份額,為改變(bian)目(mu)前(qian)國(guo)內政(zheng)府(fu)采購以合(he)資品(pin)牌(pai)產品(pin)為主(zhu)的(de)局(ju)面(mian)提供(gong)了保障。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產汽車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁(fan)榮(rong)將(jiang)為汽車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用提供(gong)有力保障。預測未來3年,我國(guo)室溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年均20%增(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要(yao)的非(fei)石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的98%。但因為(wei)(wei)石油(you)(you)價格的大(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的關(guan)鍵原料有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體的生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)術(shu)(shu)方面(mian)取(qu)得突破,有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體的生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)術(shu)(shu)在2005年(nian)(nian)前被幾家跨國公司壟(long)斷(duan),但目前我國已發展(zhan)(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體第1大(da)國,這2個方面(mian)原因使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的價格從(cong)2011年(nian)(nian)起開(kai)(kai)始低于石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)宗(zong)石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開(kai)(kai)始大(da)規模替代石油(you)(you)基(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)(zhan)有(you)(you)機硅(gui)產(chan)(chan)(chan)業(ye)的市場空(kong)間,同時將帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)樹脂等其(qi)他有(you)(you)機硅(gui)產(chan)(chan)(chan)品的消費。