硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常(chang)連(lian)有兩(liang)個(ge)有機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲(jia)基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)引入(ru)(ru)(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)(ru)(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作(zuo)。引入(ru)(ru)(ru)苯基(ji)后(hou),可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更(geng)長(chang)時間仍(reng)有彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分(fen)類的(de)方(fang)法很多(duo),通常按固化前的(de)形態分(fen)為固體硅橡膠(jiao)和(he)液(ye)體硅橡膠(jiao);按硫化溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫化硅橡膠(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)硫化硅橡膠(jiao);按所用單(dan)體的(de)不同,可分(fen)為甲基(ji)(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)(ji)硅橡膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)(ji)硅橡膠(jiao)、氟硅,腈硅橡膠(jiao)等;按性能和(he)用途的(de)不同又可分(fen)為通用型、超(chao)(chao)耐(nai)低溫(wen)型、超(chao)(chao)耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)型、高(gao)(gao)強力型、耐(nai)油型、醫用型等等。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美國(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催(cui)化劑合成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用高比表面積(ji)的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)性能躍升到實用階段,奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術的(de)(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開(kai)始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)(ye)化研究始(shi)于1957年,多家研究所(suo)和企(qi)業(ye)(ye)陸(lu)續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧烷變成(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)過程是(shi)經(jing)過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分子量的(de)聚(ju)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅氧烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種類型的(de)白(bai)炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度(du)增(zeng)加(jia)數十倍。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特(te)殊的(de)性能,也加(jia)入相應的(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種有(you)機(ji)過氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)劑。
加(jia)工成(cheng)型方(fang)法(fa)如(ru)圖所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應(ying);二次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發性化(hua)合物以穩(wen)定硫化(hua)膠的(de)(de)各項性能(neng)。常用(yong)的(de)(de)設備有開放式(shi)煉膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫穩定(ding)性(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)溫下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅(jin)是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫環境(jing)下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)能無明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)能硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明(ming)其低溫性(xing)(xing)能優異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等十分(fen)穩定(ding),在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,就具有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫下的(de)(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫下,其物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能優于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及(ji)化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)能。(7)氣體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)能。室溫下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)比(bi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織不粘連(lian),具有(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為醫(yi)用材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協(xie)會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增長(chang)(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)用量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)新研究(jiu),增加有(you)機(ji)硅材(cai)料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方(fang)面的(de)(de)用量(liang)(liang),可以大(da)幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用量(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)增加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自(zi)(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公(gong)務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿)》為自(zi)(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)擴大(da)在政(zheng)府采購的(de)(de)市(shi)場份額,為改變(bian)目前國(guo)(guo)(guo)內(nei)政(zheng)府采購以合資品牌(pai)(pai)產(chan)(chan)品為主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促進自(zi)(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用提(ti)(ti)供有(you)力保障。預測未(wei)來3年,我(wo)國(guo)(guo)(guo)室溫(wen)硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以年均20%增長(chang)(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油價格的(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產(chan)(chan)技術(shu)方面(mian)(mian)取得突破(po),有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產(chan)(chan)技術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球(qiu)有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面(mian)(mian)原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始低于石(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗石(shi)油基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規(gui)模(mo)替代石(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)市場空間,同時將帶動(dong)硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)樹脂等其他(ta)有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)消費。