硅橡膠是指(zhi)主鏈由(you)硅(gui)和氧原(yuan)子交(jiao)替(ti)構成,硅(gui)原(yuan)子上(shang)通常連(lian)有兩個有機(ji)基團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲基和少量乙(yi)烯(xi)基的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基及氰基的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則(ze)可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好(hao),一般在-55℃下仍能工(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很突(tu)出,在180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也能承(cheng)受數(shu)周或更長(chang)時間仍有彈(dan)性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透過(guo)率在合成聚合物(wu)中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing),因此在醫用領域應(ying)用廣(guang)泛。
主(zhu)要品種
硅橡膠分類的方(fang)法(fa)很多,通常按固(gu)化
前的(de)形態分為固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和(he)液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度分為室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體(ti)的(de)不同(tong),可分為甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等;按(an)性能和(he)用(yong)途的(de)不同(tong)又可分為通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年,采(cai)用(yong)高比表(biao)面積的(de)氣(qi)相(xiang)法白(bai)炭黑(hei)補強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍(yue)升到(dao)實(shi)用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研究始于1957年,多家研究所和企業(ye)陸續開發出(chu)各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是(shi)指聚硅(gui)氧烷變(bian)成彈(dan)性體的(de)(de)過程是(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主要以(yi)高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生膠,混入(ru)補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈(dan)性體。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)補強主要是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)數十(shi)倍。有(you)時為了降低成本或改善(shan)膠料性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各(ge)種特殊的(de)(de)性能,也加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)(de)各(ge)種添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種有(you)機過氧化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所(suo)示。一次硫化(hua)的目的是(shi)進行高分子鏈(lian)的交聯反應;二(er)次硫化(hua)的目的是(shi)進行補充(chong)交聯、驅(qu)除(chu)硫化(hua)劑分解產物和其他(ta)揮(hui)發性化(hua)合物以穩定(ding)硫化(hua)膠(jiao)的各項性能。常(chang)用的設備有(you)開(kai)放式煉膠(jiao)機、捏合機及真(zhen)空密煉機。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅(jin)是天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這(zhe)對(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)十分(fen)穩(wen)定,在(zai)不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化學試劑(ji)性(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織不粘(zhan)連,具有(you)抗凝血作(zuo)(zuo)用,對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別(bie)適(shi)合(he)作(zuo)(zuo)為醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有(you)機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意(yi)見(jian)稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)(pai)擴大(da)在(zai)政府采(cai)購的(de)(de)市(shi)場份(fen)額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內政府采(cai)購以(yi)合(he)資(zi)品牌(pai)(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保障(zhang)(zhang)。促進自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮(rong)將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有(you)力保障(zhang)(zhang)。預(yu)測(ce)未來(lai)3年(nian),我國(guo)室(shi)溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要(yao)的(de)(de)非(fei)石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石油(you)價格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲,同時我(wo)(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技術方面(mian)取得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被幾家(jia)跨(kua)國(guo)公(gong)司壟斷,但(dan)目(mu)前我(wo)(wo)國(guo)已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為全(quan)球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo),這2個方面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年起開始(shi)(shi)低于石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約(yue)為大(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)(shi)大(da)規模(mo)替代石油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市(shi)場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。