硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)橡膠。普通的(de)硅(gui)(gui)橡膠主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)可提高(gao)硅(gui)(gui)橡膠的(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)則可提高(gao)硅(gui)(gui)橡膠的(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡膠耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能良好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能工(gong)(gong)作。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠的(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)能也(ye)(ye)很(hen)突(tu)出(chu),在(zai)180℃下(xia)可長(chang)期工(gong)(gong)作,稍高(gao)于200℃也(ye)(ye)能承受(shou)數周或更長(chang)時(shi)間仍(reng)有(you)(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡膠的(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)(qi)透(tou)過(guo)率在(zai)合成聚合物中是較(jiao)高(gao)的(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡膠還具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血(xue)的(de)突(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主(zhu)要(yao)品種
硅橡膠分(fen)類的方法(fa)很多,通常(chang)按固化
前的(de)(de)形態分(fen)(fen)為固體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)為室(shi)溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所(suo)用單(dan)體的(de)(de)不同(tong),可分(fen)(fen)為甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性(xing)能和用途的(de)(de)不同(tong)又可分(fen)(fen)為通用型、超(chao)耐低溫(wen)型、超(chao)耐高溫(wen)型、高強力型、耐油型、醫用型等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠早期是由美國(guo)(guo)以三氯化鐵(tie)為(wei)(wei)催化劑合(he)成的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠產(chan)(chan)品(pin)問(wen)世(shi)。1948年,采用高比表(biao)面積的(de)(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補(bu)強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)性能(neng)躍(yue)升(sheng)到實用階段,奠(dian)定了(le)現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠生產(chan)(chan)技(ji)術的(de)(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)工(gong)業(ye)化研究始于1957年,多家研究所和企業(ye)陸續開發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠。到2003年底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠生產(chan)(chan)能(neng)力為(wei)(wei)135千噸,其(qi)中高溫膠100千噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao),混入(ru)補(bu)強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補(bu)強(qiang)(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)各種(zhong)(zhong)類(lei)型的(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)數(shu)十倍。有(you)時(shi)為了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入(ru)相應的(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各種(zhong)(zhong)有(you)機過(guo)氧(yang)化(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑。
加工成型方法如圖所(suo)示。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)(shi)進行高分(fen)子(zi)鏈的(de)(de)(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)(shi)進行補充交(jiao)聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發性化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)各(ge)項性能。常用的(de)(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)特(te)(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)半(ban),但(dan)在200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩(wen)(wen)定(ding)(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)情(qing)況下,就具(ju)(ju)有(you)優(you)(you)良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)(ju)有(you)優(you)(you)異(yi)的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組織(zhi)不粘(zhan)連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)(te)別適合作為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業硅橡膠的(de)(de)(de)用量(liang)(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研(yan)(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)(yan)究,增(zeng)加有(you)機(ji)硅材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)用量(liang)(liang)(liang),可以大幅度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)用量(liang)(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)提高都將推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業對(dui)硅橡膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件(jian)實現自主(zhu)化,《2012年度黨政機(ji)關(guan)公務(wu)用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自主(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在(zai)政府(fu)采購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)改(gai)變目前國(guo)內政府(fu)采購以合(he)資(zi)品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面提供(gong)了保障。促進自主(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用提供(gong)有(you)力保障。預測未來3年,我國(guo)室溫硫化硅橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將以年均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)油(you)價格(ge)的(de)大(da)(da)幅上(shang)漲(zhang),同時(shi)我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)生(sheng)產技術方(fang)面取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)生(sheng)產技術在2005年前被(bei)幾家(jia)跨國公(gong)司(si)壟斷,但(dan)目前我國已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第(di)1大(da)(da)國,這(zhe)2個方(fang)面原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價格(ge)從2011年起(qi)開(kai)始低(di)于石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替代(dai)石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)市場(chang)空(kong)間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)消(xiao)費(fei)。