硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅和(he)氧(yang)(yang)(yang)原子交替構成,硅原子上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠主要(yao)由含(han)甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅氧(yang)(yang)(yang)鏈節(jie)組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提(ti)高硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則(ze)可(ke)提(ti)高硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好(hao),一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)(tu)出,在180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作,稍高于(yu)200℃也能(neng)(neng)承受(shou)數周(zhou)或(huo)更長(chang)時(shi)間(jian)仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高溫。硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)透(tou)過率在合成聚(ju)合物中是較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)生理(li)惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)(de)(de)突(tu)(tu)出特性(xing)(xing),因此在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多(duo),通常按固化
前的形態分(fen)為(wei)固(gu)體(ti)(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液(ye)體(ti)(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室(shi)溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用(yong)單體(ti)(ti)的不同(tong),可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)途(tu)的不同(tong)又可分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯(lv)(lv)化鐵為催化劑合成的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用(yong)高比表(biao)面積的(de)(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到實用(yong)階段(duan),奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家(jia)有(you)美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究始于1957年,多家(jia)研(yan)究所和(he)(he)企業陸續開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚(ju)硅氧烷(wan)變成彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體的過(guo)(guo)程是經(jing)過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的。它主要(yao)以高(gao)分(fen)子量的聚(ju)甲基乙烯基硅氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓(ya)下硫(liu)化(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)的補(bu)強(qiang)主要(yao)是各(ge)種類型的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成本或改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)及賦(fu)予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊(shu)的性(xing)(xing)(xing)能(neng),也加(jia)入相應(ying)的各(ge)種添加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是各(ge)種有機(ji)過(guo)(guo)氧化(hua)物(wu)或加(jia)成反(fan)應(ying)催化(hua)劑(ji)(ji)。
加工成(cheng)型方法(fa)如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行高(gao)分子鏈的(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解(jie)產物和(he)其他揮發性化(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)各項性能(neng)。常用(yong)的(de)設備有開放式煉(lian)膠機、捏(nie)合機及(ji)真空密煉(lian)機。
主要性能(neng)
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征(zheng)是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)(ming)顯(xian)變化(hua)(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊(shu)配方可(ke)達-100℃,表明(ming)(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)(deng)十分穩定,在不加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及化(hua)(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)等(deng)(deng)氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體組織不粘連,具有(you)抗凝血(xue)作用,對(dui)肌(ji)體組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適(shi)合作為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天(tian)下(xia)的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)方面(mian)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大幅度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠需求的(de)(de)增(zeng)加。國家(jia)鼓勵自(zi)(zi)主品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主品牌擴大在(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市(shi)場份額(e),為(wei)改變目前(qian)國內(nei)政(zheng)府采購(gou)以(yi)合資品牌產(chan)品為(wei)主的(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了保(bao)障。促(cu)進自(zi)(zi)主品牌發展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)提(ti)(ti)供有(you)力保(bao)障。預測未來3年(nian)(nian),我(wo)國室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)(de)非石油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為石油(you)(you)(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年前(qian)被(bei)幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)已發展成為全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這2個方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始(shi)低于石油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)(da)宗石油(you)(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為廉(lian)價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模替代(dai)石油(you)(you)(you)(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。