硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)(yang)(yang)原(yuan)子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機(ji)基團(tuan)的(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基和少量乙烯(xi)基的(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)(yang)鏈節組(zu)成(cheng)。苯(ben)基的(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能,三(san)氟丙基及氰基的(de)引入則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能工作。引入苯(ben)基后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能也很突(tu)(tu)出(chu),在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能承受數(shu)周或更長時間仍(reng)有(you)(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以(yi)上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)(yang)(yang)氣透過(guo)率在(zai)合成(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)突(tu)(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因(yin)此在(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要(yao)品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分類的方(fang)法(fa)很多,通(tong)常按(an)固化(hua)(hua)(hua)(hua)前(qian)的形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)單(dan)體(ti)的不同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)途的不同又(you)可(ke)分為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早(zao)期(qi)是由美國以三氯化鐵為(wei)催(cui)化劑(ji)合成的。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)(yan)制(zhi)成功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的性(xing)能躍(yue)升到實用階段,奠定(ding)了現(xian)代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技術的基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成開始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的國家(jia)有(you)美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和(he)中(zhong)(zhong)國等。中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的工業(ye)化研(yan)(yan)究始(shi)于1957年,多家(jia)研(yan)(yan)究所和(he)企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠(jiao)
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)體的(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主要以高分子量的(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)補強(qiang)主要是(shi)各種類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數十(shi)倍。有時為(wei)了降低成(cheng)本(ben)或改(gai)善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種特殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相(xiang)應(ying)的(de)各種添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各種有機過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型方法如(ru)圖所示。一(yi)次硫化(hua)的目的是(shi)(shi)進行(xing)高分子鏈的交聯(lian)反應;二次硫化(hua)的目的是(shi)(shi)進行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫化(hua)劑(ji)分解產(chan)物(wu)和(he)其(qi)他(ta)揮(hui)發性(xing)化(hua)合物(wu)以穩定(ding)硫化(hua)膠(jiao)的各項性(xing)能。常用的設備(bei)有開放式(shi)煉膠(jiao)機、捏合機及真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達(da)-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十(shi)分穩定,在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣體的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體組織不粘連(lian),具有(you)抗凝血作用(yong)(yong),對肌(ji)體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別(bie)適合(he)作為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)(liang)約(yue)達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增加(jia)有機(ji)硅材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)(liang),可以大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)(liang)水平的(de)(de)提高都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自主(zhu)化(hua),《2012年度黨(dang)政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)(mu)錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)自主(zhu)品牌(pai)擴大在(zai)(zai)政(zheng)府采(cai)(cai)購的(de)(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)(mu)前國(guo)內政(zheng)府采(cai)(cai)購以合資品牌(pai)產品為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提供了保障。促進自主(zhu)品牌(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供有力(li)保障。預(yu)測未來3年,我國(guo)室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大幅上漲(zhang),同時我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術方面取得突(tu)破(po),有(you)(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術在2005年(nian)前(qian)(qian)被幾家跨國(guo)公司壟(long)斷,但目前(qian)(qian)我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大國(guo),這(zhe)2個方面原因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起(qi)開始(shi)(shi)低(di)于石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開始(shi)(shi)大規模替代(dai)石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓(tuo)展(zhan)有(you)(you)機硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)空間(jian),同時將帶(dai)動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消費。