硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和(he)(he)氧(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)原子(zi)上通(tong)常連有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機(ji)基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和(he)(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)(reng)能(neng)工作(zuo)。引入苯(ben)基(ji)后(hou),可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更(geng)長時間(jian)仍(reng)(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在(zai)合成聚合物中是較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing),因(yin)此在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡膠分類的(de)方(fang)法很多,通常按固(gu)化
前的形態分為固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分為室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用單(dan)體的不同(tong),可分為甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用途的不同(tong)又可分為通用型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合成的。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年,采(cai)用(yong)高比表面積的氣(qi)相法白炭(tan)黑補強的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成功(gong),使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍升到(dao)實用(yong)階段,奠定(ding)了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技(ji)術的基礎(chu)。從(cong)二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合成開(kai)始生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)和(he)(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業(ye)化研究始于1957年,多(duo)家研究所(suo)和(he)(he)企(qi)業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能力為135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅氧(yang)(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體的(de)過程是(shi)(shi)經過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)。它主要以高(gao)(gao)分子量的(de)聚甲(jia)基乙(yi)烯基硅氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)體。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)(qiang)主要是(shi)(shi)各(ge)(ge)種類型(xing)的(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)度(du)增加(jia)數十倍。有(you)時(shi)為了降低成(cheng)(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)性(xing)(xing)(xing)能,也加(jia)入相應的(de)各(ge)(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各(ge)(ge)種有(you)機過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工(gong)成型(xing)方法如圖所(suo)示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)(jin)行高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)(jin)行補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發性化(hua)(hua)合(he)物以穩(wen)定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性能。常(chang)用的(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)(ji)、捏合(he)機(ji)(ji)及(ji)真空密(mi)煉(lian)機(ji)(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)(gao)溫穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)(ran)常(chang)溫下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅是(shi)天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明其低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這(zhe)對(dui)航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等(deng)十分穩定(ding),在不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好(hao)。(5)物(wu)理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫下,其物(wu)理機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于(yu)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等(deng)氣體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體組(zu)(zu)織不(bu)粘連,具(ju)(ju)有(you)(you)抗凝(ning)血作(zuo)用,對(dui)肌(ji)體組(zu)(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為醫用材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同(tong)比分(fen)別增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究(jiu),增(zeng)(zeng)加有機(ji)硅材(cai)料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量,可以大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實(shi)現(xian)自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意(yi)見稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)(zai)政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)(de)市場份額(e),為改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供了保障。促進(jin)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有力保障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但(dan)(dan)因為石油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)幅上漲(zhang),同時我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術方面取得突破(po),有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術在2005年(nian)前被幾家(jia)跨國公司壟(long)斷,但(dan)(dan)目前我國已發展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)(da)(da)國,這2個方面原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開(kai)始(shi)低(di)于石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約(yue)為大(da)(da)(da)(da)宗石油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)(da)(da)(da)規模替(ti)代石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)(da)(da)(da)拓(tuo)展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間(jian),同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等(deng)其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)消(xiao)費。