硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子交替(ti)構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上通(tong)常連有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機(ji)基(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入則可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)后(hou),可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu),在180℃下可長期工作,稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數(shu)周或更長時間仍(reng)有(you)(you)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)突出(chu)特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的方法很多,通常按(an)固化
前的(de)形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體(ti)的(de)不(bu)(bu)同(tong),可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)(an)性(xing)能和用(yong)途的(de)不(bu)(bu)同(tong)又可分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是由(you)美(mei)國(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催(cui)化劑(ji)合成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍(yue)升到(dao)(dao)實用階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)(cheng)開始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究始于1957年,多家研(yan)究所和(he)企業陸(lu)續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)(dao)2003年底(di),中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力為(wei)135千(qian)噸(dun),其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫(wen)硫化硅(gui)橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠是指聚硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈性體(ti)的(de)過(guo)程(cheng)是經(jing)過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它(ta)主(zhu)要以高(gao)分子(zi)量的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠,混入補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓(ya)下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)橡膠的(de)補強主(zhu)要是各(ge)(ge)種類型的(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠各(ge)(ge)種特殊的(de)性能,也加(jia)(jia)入相應(ying)的(de)各(ge)(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種有機過(guo)氧(yang)化(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法如圖所(suo)示。一次(ci)硫(liu)化的目的是(shi)進行(xing)高分(fen)子鏈的交聯反應;二次(ci)硫(liu)化的目的是(shi)進行(xing)補充交聯、驅(qu)除(chu)硫(liu)化劑分(fen)解產物和其他(ta)揮發性(xing)化合(he)物以(yi)穩定硫(liu)化膠(jiao)的各項性(xing)能。常(chang)用(yong)的設備有開(kai)放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真(zhen)空密(mi)煉機。
主(zhu)要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)特征是高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上的(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和表(biao)(biao)面硬度,且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)(biao)明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭氧及(ji)(ji)紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)情況下(xia),就具有優(you)良的(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及(ji)(ji)化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣體(ti)的(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體(ti)組(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具有抗凝血作用(yong)(yong),對肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適(shi)合作為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同(tong)比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅橡膠的(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)用(yong)量,可(ke)以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅橡膠需求(qiu)(qiu)的(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵(li)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴(kuo)大在(zai)政府采(cai)購的(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目前國(guo)內政府采(cai)購以合(he)資品(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局面(mian)提(ti)供了保障。促進自主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)應(ying)用(yong)提(ti)供有力保障。預(yu)測未(wei)來3年,我國(guo)室溫硫(liu)化硅橡膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)大幅上漲,同(tong)(tong)時(shi)(shi)我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術(shu)方(fang)面(mian)取得突破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技術(shu)在2005年前(qian)(qian)被幾(ji)家跨國(guo)公司壟斷(duan),但目(mu)前(qian)(qian)我國(guo)已發展成為全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大國(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年起開始低(di)于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為大宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規模(mo)替代(dai)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大拓展有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)(tong)時(shi)(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等其(qi)他有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費(fei)。