硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入苯(ben)(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時(shi)間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透(tou)過率在(zai)合成聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領(ling)域應(ying)用廣(guang)泛。
主要(yao)品種
硅橡膠分(fen)類的(de)方法很(hen)多,通常按固化
前的(de)(de)形(xing)態分(fen)(fen)為固(gu)體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體(ti)的(de)(de)不同,可(ke)分(fen)(fen)為甲基(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)性能和(he)用(yong)途的(de)(de)不同又可(ke)分(fen)(fen)為通用(yong)型、超耐低溫(wen)型、超耐高(gao)(gao)溫(wen)型、高(gao)(gao)強力型、耐油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠早期是由美(mei)(mei)國(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵(tie)為(wei)催化(hua)劑合(he)成的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠產(chan)(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高(gao)比表(biao)面積(ji)的氣相法白炭(tan)黑補(bu)強(qiang)的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠研(yan)(yan)制成功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的性能躍升到(dao)實(shi)用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠生產(chan)(chan)技術的基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成開始(shi)生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的國(guo)(guo)家有美(mei)(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的工業化(hua)研(yan)(yan)究始(shi)于1957年(nian)(nian),多家研(yan)(yan)究所(suo)和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠生產(chan)(chan)能力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高(gao)溫膠100千(qian)噸。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠是指聚硅氧(yang)烷(wan)變(bian)成彈性體的過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型(xing)的。它主要以高(gao)分子(zi)量的聚甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅氧(yang)烷(wan)為(wei)生(sheng)膠,混入補強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)化(hua)劑等,在加熱(re)加壓下硫(liu)化(hua)成彈性體。硅橡(xiang)膠的補強(qiang)(qiang)主要是各(ge)種類(lei)型(xing)的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠的強(qiang)(qiang)度增加數十(shi)倍。有時為(wei)了降低成本或改善膠料性能及賦予硫(liu)化(hua)膠各(ge)種特殊的性能,也加入相(xiang)應(ying)的各(ge)種添加劑。硫(liu)化(hua)劑是各(ge)種有機過(guo)氧(yang)化(hua)物或加成反(fan)應(ying)催化(hua)劑。
加工(gong)成型(xing)方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進(jin)行高分子(zi)鏈的(de)(de)(de)交(jiao)聯反(fan)應;二(er)次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除(chu)硫(liu)化(hua)劑分解產物和其(qi)他揮發性(xing)化(hua)合物以(yi)穩(wen)定(ding)硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏(nie)合機及真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然橡膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航空(kong)、宇(yu)航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及紫外線(xian)等(deng)(deng)十(shi)分(fen)穩(wen)定(ding)(ding),在(zai)(zai)不加任何(he)添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好(hao)。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化碳等(deng)(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人(ren)體(ti)組織不粘(zhan)連,具有(you)抗凝血(xue)作(zuo)用(yong),對(dui)(dui)肌(ji)體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別適合(he)作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)車(che)(che)工業協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)產(chan)銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分(fen)別增長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)工業硅橡膠的(de)(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)新研究,增加(jia)有機硅材料(liao)在汽(qi)車(che)(che)零部(bu)件方面(mian)(mian)的(de)(de)用量(liang),可以大(da)幅度提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)(he)單車(che)(che)用量(liang)水(shui)平的(de)(de)提(ti)(ti)高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)工業對硅橡膠需求的(de)(de)增加(jia)。國家鼓勵自主品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)零部(bu)件實現自主化(hua),《2012年(nian)度黨政機關公務(wu)用車(che)(che)選用車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)(wei)自主品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)擴大(da)在政府采(cai)購的(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)(wei)改(gai)變目(mu)前(qian)國內政府采(cai)購以合資品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)產(chan)品(pin)(pin)(pin)為(wei)(wei)主的(de)(de)局面(mian)(mian)提(ti)(ti)供(gong)(gong)了保障(zhang)。促(cu)進(jin)自主品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)發展,國產(chan)汽(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)應用提(ti)(ti)供(gong)(gong)有力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅橡膠在汽(qi)車(che)(che)行(xing)業將(jiang)以年(nian)均(jun)20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但因為石油(you)價格的(de)大(da)(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料(liao)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技術方面取得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技術在2005年前(qian)被幾(ji)家跨國公司壟(long)斷,但目前(qian)我國已發展成(cheng)(cheng)為全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第(di)1大(da)(da)國,這2個方面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年起開(kai)始低于石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)宗石油(you)基(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規(gui)模(mo)替(ti)代石油(you)基(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)市(shi)場(chang)空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)消費。