硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有兩個(ge)有機(ji)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也很突(tu)出(chu)(chu),在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數(shu)周或更長(chang)時間仍(reng)有彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透(tou)(tou)過率在(zai)合成(cheng)聚合物(wu)中(zhong)是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有生理惰性(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)(de)突(tu)出(chu)(chu)特性(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主要(yao)品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分類的方(fang)法(fa)很(hen)多,通常(chang)按固(gu)化前的形態分為(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)(he)液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化溫度分為(wei)室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)(yong)單體(ti)的不同(tong),可分為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和(he)(he)用(yong)(yong)途的不同(tong)又可分為(wei)通用(yong)(yong)型、超(chao)耐(nai)低溫型、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐(nai)油(you)型、醫用(yong)(yong)型等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美(mei)國(guo)以(yi)三氯化鐵為(wei)(wei)催(cui)化劑合成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高比表(biao)面積的(de)氣(qi)相法白炭黑(hei)補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實(shi)用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研(yan)究始于1957年,多(duo)家研(yan)究所和企(qi)業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為(wei)(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)指聚硅氧烷(wan)變(bian)成彈性體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的(de)(de)。它主要以高分子量的(de)(de)聚甲基乙烯(xi)基硅氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混(hun)入(ru)補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)成彈性體(ti)。硅橡膠(jiao)的(de)(de)補強主要是(shi)各種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑(hei),可(ke)使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)了降(jiang)低(di)成本或(huo)改善(shan)膠(jiao)料(liao)性能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)性能(neng),也加(jia)(jia)入(ru)相應(ying)的(de)(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)有機過氧化(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行高分子(zi)鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應(ying);二次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行補(bu)充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑(ji)分解產物和(he)其他揮發性(xing)(xing)化(hua)合(he)物以穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)各項性(xing)(xing)能。常用(yong)的(de)設備(bei)有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特(te)征(zheng)是高溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)(dan)在200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持(chi)一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無明顯變(bian)化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優異(yi)(yi)。這對(dui)(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分穩定,在不(bu)加任何添加劑的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有優良的(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異(yi)(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比(bi)(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)(dan)在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣體透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣體的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用,對(dui)(dui)肌體組織的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別適合作(zuo)為(wei)醫用材(cai)料(liao)。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)車(che)(che)工業協會(hui)統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同(tong)比(bi)分別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)工業硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)新(xin)研究,增(zeng)(zeng)加有(you)機硅(gui)(gui)(gui)材料(liao)在汽(qi)車(che)(che)零部件(jian)方(fang)面的(de)用(yong)(yong)量,可以大幅(fu)度提高(gao)汽(qi)車(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)提高(gao)都將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)車(che)(che)工業對(dui)硅(gui)(gui)(gui)橡膠需求(qiu)的(de)增(zeng)(zeng)加。國家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌的(de)汽(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意(yi)見稿(gao))》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌擴大在政府采購的(de)市場份(fen)額(e),為(wei)改變目前國內政府采購以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局(ju)面提供了保障。促(cu)進自(zi)主(zhu)品(pin)牌發(fa)展(zhan),國產(chan)汽(qi)車(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)膠的(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力保障。預測(ce)未來3年,我國室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡膠在汽(qi)車(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以年均(jun)20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)非石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)(fei)量的(de)98%。但因(yin)為石(shi)油(you)(you)價格(ge)的(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同(tong)時(shi)我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產(chan)技術(shu)方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)生產(chan)技術(shu)在2005年前(qian)被幾(ji)家跨(kua)國公司(si)壟斷,但目前(qian)我國已(yi)發展(zhan)成(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國,這2個(ge)方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價格(ge)從2011年起(qi)開始(shi)低于(yu)石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模替(ti)代石(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場(chang)空間,同(tong)時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)消費(fei)(fei)。