硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)和(he)氧(yang)原子交替構成,硅(gui)原子上通常連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要(yao)由含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節(jie)組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫性(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)能(neng)(neng)(neng)良(liang)好(hao)(hao),一(yi)般在-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)(neng)也(ye)很(hen)突出,在180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)承(cheng)受數周或(huo)更長(chang)時(shi)間仍有彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好(hao)(hao),氧(yang)氣透過率(lv)在合成聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有生理惰性(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在醫(yi)用領域應用廣泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅橡膠分類(lei)的(de)方法很多,通常按固化
前的形態分(fen)(fen)為固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫度分(fen)(fen)為室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的不(bu)同,可分(fen)(fen)為甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和(he)用(yong)途的不(bu)同又可分(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高(gao)比(bi)表(biao)面積的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍(yue)升到實(shi)用階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)(cheng)開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)(hua)研究始(shi)于1957年(nian),多家研究所和企業陸續開發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為135千噸,其(qi)中(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)彈性體(ti)的(de)過(guo)(guo)程是經(jing)過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主要以高分子量的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補強(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)彈性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)主要是各種(zhong)類型(xing)的(de)白(bai)炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十倍(bei)。有時為(wei)了(le)降低成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性能,也(ye)加(jia)入(ru)相應(ying)的(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是各種(zhong)有機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑。
加工成(cheng)型方法(fa)如(ru)圖所示。一次硫(liu)化(hua)的目(mu)的是進(jin)行(xing)高分子(zi)鏈的交(jiao)聯(lian)反應(ying);二次硫(liu)化(hua)的目(mu)的是進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠的各項性(xing)能。常用的設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征(zheng)是(shi)(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是(shi)(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外(wai)線(xian)等十分穩定(ding),在不加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(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)也非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組織不粘連,具有抗(kang)凝(ning)血作用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少(shao)。特別適合(he)作為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別達(da)(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可(ke)以(yi)大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡膠需(xu)求的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國家鼓勵(li)自主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政機關公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見(jian)稿(gao))》為自主(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)政府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額,為改(gai)變目(mu)前國內政府(fu)采(cai)購以(yi)合資(zi)品(pin)牌產品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了(le)保障。促進自主(zhu)品(pin)牌發展,國產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有(you)力(li)保障。預測未來3年(nian),我國室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均(jun)20%增(zeng)(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)價格(ge)的(de)(de)大幅上漲(zhang),同(tong)時(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術方面取得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術在2005年前(qian)被幾家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)單體(ti)第1大國(guo),這2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年起開(kai)始低于石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大宗石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大規模替代石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)(jiang)極(ji)大拓展(zhan)有機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)時(shi)將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費。