硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)的引入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)的引入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)工(gong)作。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)長期(qi)工(gong)作,稍(shao)高(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受(shou)數周或更長時間仍(reng)(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)(shang)的高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率在(zai)(zai)合成聚合物中(zhong)是較高(gao)(gao)(gao)的。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導(dao)致凝(ning)血(xue)的突出特性(xing)(xing),因(yin)此在(zai)(zai)醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠分(fen)類的(de)方法很(hen)多,通(tong)常(chang)按(an)固化(hua)(hua)前的(de)形(xing)態分(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體的(de)不(bu)同,可(ke)(ke)分(fen)為(wei)(wei)甲基乙(yi)烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)性能和(he)用(yong)途(tu)的(de)不(bu)同又可(ke)(ke)分(fen)為(wei)(wei)通(tong)用(yong)型(xing)(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅橡(xiang)膠早(zao)期(qi)是由美國(guo)以三(san)氯(lv)化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合成的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)膠產品問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面(mian)積的(de)(de)(de)(de)氣(qi)相法白炭黑補(bu)強的(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)膠研(yan)(yan)制成功,使硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)性能躍升到(dao)實用(yong)階段(duan),奠定了現(xian)代硅橡(xiang)膠生(sheng)產技術的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅烷合成開(kai)始生(sheng)產硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅(luo)斯(si)、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)工業化(hua)(hua)研(yan)(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)(yan)究(jiu)所和企業陸續(xu)開(kai)發出各(ge)種硅橡(xiang)膠。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅橡(xiang)膠生(sheng)產能力為135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化硅橡膠是(shi)(shi)(shi)指(zhi)聚(ju)硅氧烷變成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量(liang)的(de)聚(ju)甲基乙烯(xi)基硅氧烷為生膠,混入補強(qiang)填(tian)料(liao)、硫(liu)(liu)化劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下(xia)硫(liu)(liu)化成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅橡膠的(de)補強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化膠的(de)強(qiang)度(du)增加(jia)數(shu)十(shi)倍。有(you)時為了降低成(cheng)本或改善膠料(liao)性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化膠各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化劑(ji)是(shi)(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有(you)機過(guo)氧化物或加(jia)成(cheng)反(fan)應催化劑(ji)。
加工(gong)成型方(fang)法如(ru)圖所示。一次(ci)硫化的(de)目(mu)(mu)的(de)是(shi)進行高分(fen)子鏈的(de)交聯(lian)反應;二(er)次(ci)硫化的(de)目(mu)(mu)的(de)是(shi)進行補充交聯(lian)、驅除硫化劑(ji)分(fen)解產物和其他揮發性化合物以(yi)穩定硫化膠的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式煉膠機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬(ying)度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這(zhe)對航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭(chou)氧及(ji)紫外線等(deng)十(shi)分穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia),就具有(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)(ti)(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮(dan)、氧、二(er)氧化碳等(deng)氣體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具有(you)抗凝血作用(yong),對肌體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合(he)作為醫(yi)用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據(ju)(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)(bie)達(da)到(dao)1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同(tong)比分(fen)別(bie)(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據(ju)(ju)觀(guan)研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅度(du)(du)提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)提(ti)(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需(xu)求的(de)增(zeng)加。國家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度(du)(du)黨政(zheng)機關公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大在政(zheng)府(fu)采(cai)購的(de)市場份額,為改變(bian)目前國內政(zheng)府(fu)采(cai)購以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促進(jin)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮(rong)將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供有力保障。預測(ce)未來(lai)3年,我國室(shi)溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)年均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同時我國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術方(fang)(fang)面(mian)取(qu)得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產技(ji)術在2005年前被幾家跨國公司壟斷,但目前我國已發展成(cheng)為全球(qiu)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國,這(zhe)2個方(fang)(fang)面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)市場空(kong)間,同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。