硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能,三氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入則(ze)可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能良好,一般在(zai)(zai)(zai)-55℃下仍(reng)能工(gong)作。引入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)能也(ye)很(hen)突出,在(zai)(zai)(zai)180℃下可長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能承受(shou)數周或更長(chang)時(shi)間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing),瞬時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)(zai)(zai)合成聚合物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)、不會導(dao)致(zhi)凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在(zai)(zai)(zai)醫(yi)用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡膠分類的方法很多,通常按固化
前的(de)形態分(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度(du)分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的(de)不同(tong)(tong),可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途的(de)不同(tong)(tong)又可分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期(qi)是(shi)由美國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比表面積的(de)(de)氣(qi)相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實(shi)用(yong)階段,奠定了(le)現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始于1957年,多家(jia)研(yan)究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力(li)為135千噸,其中高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫(wen)硫化硅橡膠(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅氧(yang)烷變成彈(dan)性(xing)體的(de)(de)過(guo)(guo)程是經(jing)過(guo)(guo)高(gao)(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化成型的(de)(de)。它主要以高(gao)(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯(xi)基硅氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強填料、硫化劑等(deng),在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫化成彈(dan)性(xing)體。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要是各種類型的(de)(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了降(jiang)低成本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫化膠(jiao)(jiao)各種特殊(shu)的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入相(xiang)應(ying)的(de)(de)各種添加(jia)劑。硫化劑是各種有機(ji)過(guo)(guo)氧(yang)化物或加(jia)成反應(ying)催(cui)化劑。
加工(gong)成型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二(er)次(ci)硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充交聯、驅除(chu)硫(liu)化劑分解產物和其他揮發性化合物以穩定硫(liu)化膠的(de)(de)各項性能。常(chang)用(yong)的(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但(dan)在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面(mian)硬(ying)度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可(ke)達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這(zhe)對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)(yang)及(ji)紫外線等(deng)十分(fen)穩(wen)定(ding)(ding),在不加任(ren)何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)差(cha),但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組(zu)織不粘連(lian),具(ju)有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少(shao)。特別適合(he)作為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分(fen)(fen)別達(da)到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比(bi)分(fen)(fen)別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究(jiu),增加(jia)有機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang),可以大(da)幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安(an)全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵(li)自(zi)(zi)(zi)主品(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自(zi)(zi)(zi)主化,《2012年度(du)黨政(zheng)(zheng)機關公務(wu)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)(zi)主品(pin)牌擴大(da)在政(zheng)(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)(zheng)府采購以合資品(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)(de)局(ju)面提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自(zi)(zi)(zi)主品(pin)牌發(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保(bao)障。預測未(wei)來(lai)3年,我國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大幅上漲,同時(shi)我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術方(fang)面取得突(tu)破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公(gong)司壟斷,但(dan)目前我(wo)國(guo)已發(fa)展(zhan)成為全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大國(guo),這2個方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從(cong)2011年(nian)起(qi)開(kai)始低于石(shi)油(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大規(gui)模(mo)替(ti)代石(shi)油(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費。