硅橡膠是指(zhi)主(zhu)鏈由硅和氧原(yuan)子交替構成,硅原(yuan)子上(shang)(shang)通(tong)常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)引入(ru)(ru)可(ke)提高(gao)(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)(gao)、低(di)溫性能,三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引入(ru)(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性能。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫性能良好(hao),一般在-55℃下仍能工作。引入(ru)(ru)苯基(ji)(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱性能也很突(tu)出,在180℃下可(ke)長(chang)期工作,稍(shao)高(gao)(gao)(gao)(gao)于200℃也能承受(shou)數(shu)周或更長(chang)時間仍有(you)彈性,瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)(shang)的(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透(tou)(tou)氣性好(hao),氧氣透(tou)(tou)過率(lv)在合成聚合物中(zhong)是較高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)。此外(wai),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性、不會導致(zhi)凝(ning)血的(de)突(tu)出特(te)性,因此在醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠(jiao)分類的方法(fa)很多,通常按固化
前的形態分為固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)(liu)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度分為室溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用單體的不同,可(ke)分為甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能和(he)用途的不同又(you)可(ke)分為通用型(xing)(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)以(yi)三氯(lv)化鐵為(wei)(wei)催化劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實(shi)用階段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合成開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化研(yan)究始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所(suo)和(he)企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為(wei)(wei)135千(qian)噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅(gui)(gui)氧(yang)烷變(bian)成彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)。它(ta)主要以高分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成彈性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要是各(ge)(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)數(shu)十倍。有時為(wei)了(le)降低(di)成本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也(ye)加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)物或加(jia)成反應催(cui)化(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法如圖所示。一次(ci)硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)(shi)進(jin)行高分(fen)子(zi)鏈的(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)(shi)進(jin)行補充交聯、驅(qu)除硫化(hua)劑分(fen)解產(chan)物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及(ji)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)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)(biao)面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表(biao)(biao)明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異(yi)。這(zhe)對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫(zi)外(wai)線等十分穩定(ding)(ding),在不加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)(you)優良(liang)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)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人(ren)體(ti)(ti)組(zu)織不粘(zhan)連(lian),具有(you)(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常(chang)少。特(te)別適合作為醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用(yong)量
據(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會(hui)統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分(fen)別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀(guan)研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)(jia)有機硅(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可(ke)以(yi)(yi)大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)。國家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機關公務用(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(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國內政(zheng)府采購(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保(bao)障。促(cu)進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供有力保(bao)障。預測(ce)未來3年(nian),我國室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將以(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非石(shi)油基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非石(shi)油基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石(shi)油價格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)(tong)時我(wo)(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料有機硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術方(fang)面取得(de)突破,有機硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術在2005年前被(bei)幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但目前我(wo)(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有機硅(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國(guo),這2個(ge)方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年起開(kai)始低于石(shi)油基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)油基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模(mo)替代石(shi)油基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有機硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等其他(ta)有機硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)消費。