硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和氧(yang)原子交替構(gou)成,硅(gui)原子上通常(chang)連(lian)有(you)兩個有(you)機(ji)基團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含(han)甲基和少量(liang)乙烯(xi)基的(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基的(de)(de)(de)引入可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫性能(neng)(neng),三氟丙基及氰基的(de)(de)(de)引入則可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性能(neng)(neng)良(liang)好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入苯(ben)基后(hou),可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性能(neng)(neng)也很(hen)突出,在(zai)180℃下可長期(qi)工作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長時間仍有(you)彈(dan)性,瞬時可耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性好(hao),氧(yang)氣透(tou)過率在(zai)合成聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生(sheng)理惰性、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)突出特性,因此在(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的方(fang)法很多,通(tong)常按固化前的形(xing)態分(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)為室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用單體(ti)的不同,可分(fen)為甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能(neng)和用途(tu)的不同又可分(fen)為通(tong)用型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用型(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)以三氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)為催化(hua)(hua)劑合(he)成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性(xing)能(neng)躍升到實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)的基礎(chu)。從二(er)甲基二(er)氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工業(ye)化(hua)(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和(he)企業(ye)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)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷變成彈性(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成型的(de)。它主要以高分子量(liang)的(de)聚甲(jia)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補(bu)強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在(zai)加熱加壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)補(bu)強主要是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)白炭黑(hei),可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度增加數十倍。有時(shi)為(wei)了降(jiang)低成本或(huo)改善膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也(ye)加入(ru)相應的(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加成反(fan)應催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖所示(shi)。一(yi)次硫(liu)化(hua)的目(mu)的是進行高分子鏈的交(jiao)聯(lian)反(fan)應;二次硫(liu)化(hua)的目(mu)的是進行補充交(jiao)聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分解產(chan)物和其他揮發(fa)性(xing)(xing)化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠的各項性(xing)(xing)能。常用的設(she)備有開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意(yi)義重(zhong)大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩定(ding),在不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)(you)優良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具有(you)(you)抗凝(ning)血作用,對(dui)肌體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少(shao)。特別適合作為醫用材料。
硅(gui)橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究(jiu),增(zeng)加有機(ji)硅材料(liao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可(ke)以大幅度提高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提高都將推(tui)動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓(gu)勵(li)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自主(zhu)(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨政機(ji)關公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)改變(bian)目前國內政府采購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提供(gong)了保(bao)障。促(cu)進自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供(gong)有力保(bao)障。預測未來3年(nian),我國室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)(fei)量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)(shi)油價(jia)格的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方面取得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)2005年前(qian)被幾(ji)家跨國公司壟(long)斷,但(dan)目前(qian)我(wo)國已發展成(cheng)為(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國,這(zhe)2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低(di)于石(shi)(shi)油基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)(shi)油基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)場(chang)空間,同(tong)時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)(fei)。