硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通常連有兩個有機基(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和(he)少量(liang)乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)引(yin)入可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)入則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一(yi)般在-55℃下仍能(neng)工(gong)作。引(yin)入苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出,在180℃下可長(chang)(chang)期工(gong)作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承(cheng)受數周(zhou)或更長(chang)(chang)時間(jian)仍有彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧氣透過率在合成聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫(yi)用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的(de)(de)方法很多,通(tong)常按固化(hua)前(qian)的(de)(de)形(xing)態分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫度分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所(suo)用單(dan)體的(de)(de)不同,可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用途的(de)(de)不同又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)通(tong)用型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期(qi)是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問世(shi)。1948年(nian)(nian),采用高比(bi)表(biao)面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階段,奠定(ding)了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二(er)(er)甲基(ji)二(er)(er)氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業化(hua)研究始于1957年(nian)(nian),多家研究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸,其中高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧烷(wan)變成(cheng)彈性體的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量(liang)的(de)(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷(wan)為生膠(jiao),混入(ru)補強填料、硫化劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下硫化成(cheng)彈性體。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)補強主(zhu)要是(shi)各(ge)(ge)種類型(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫化膠(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)料性能及賦予硫化膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)(de)(de)性能,也(ye)加(jia)(jia)入(ru)相(xiang)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫化劑(ji)是(shi)各(ge)(ge)種有機過氧化物或加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)(ying)催(cui)化劑(ji)。
加工成型(xing)方(fang)法如圖所(suo)示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的目的是進行高分子鏈的交聯反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的目的是進行補充交聯、驅(qu)除(chu)硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)分解產(chan)物和其他揮發性化(hua)合(he)(he)物以(yi)穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠的各項性能。常用(yong)的設備有開放(fang)式煉膠機、捏合(he)(he)機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無(wu)(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)(qi)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優異(yi)。這對航空(kong)(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外(wai)線(xian)等(deng)十(shi)分穩(wen)定(ding),在(zai)不加(jia)(jia)任何添加(jia)(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具有(you)(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)(qi)物理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室(shi)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)(wu)味,無(wu)(wu)(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組織(zhi)(zhi)不粘連(lian),具有(you)(you)(you)抗凝血作用,對肌體(ti)組織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合(he)(he)作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增加(jia)有(you)(you)機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量,可(ke)以(yi)大幅度(du)(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量和單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業對硅(gui)橡(xiang)膠需(xu)求的(de)(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度(du)(du)黨政機(ji)關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)擴大在(zai)政府(fu)(fu)采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)內政府(fu)(fu)采購(gou)以(yi)合資品牌(pai)產品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)發展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有(you)(you)力(li)保(bao)障(zhang)。預測未(wei)來3年,我(wo)國(guo)室(shi)溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以(yi)年均20%增長。
此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油基合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油基合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石油價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅(fu)上漲,同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產技術方面取得突(tu)破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產技術在2005年(nian)前被(bei)幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目前我(wo)國(guo)已發展(zhan)(zhan)成(cheng)(cheng)為全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)(da)國(guo),這(zhe)2個(ge)方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開(kai)始低于石油基合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)(da)宗(zong)石油基橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)(da)規模替代(dai)石油基合(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)(da)拓展(zhan)(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)費。