硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和氧原子交替構成,硅(gui)原子上通常連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠主要由(you)含(han)甲基(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)(ke)(ke)提(ti)(ti)高硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫性(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)(ke)(ke)提(ti)(ti)高硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)低(di)溫性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)(ke)(ke)長期工作,稍高于200℃也(ye)能(neng)承受數(shu)周(zhou)或更(geng)長時間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透(tou)過率在(zai)合成聚(ju)合物中是較高的(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠還具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)、不(bu)會導致凝血(xue)的(de)(de)突出特(te)性(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠分(fen)類的(de)方法(fa)很多,通常按固化前(qian)的(de)形態分(fen)為(wei)(wei)固體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液體硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按硫(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按所用單體的(de)不同(tong)(tong),可(ke)分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟(fu)硅,腈硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等(deng);按性(xing)能和用途的(de)不同(tong)(tong)又可(ke)分(fen)為(wei)(wei)通用型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三(san)氯化鐵為(wei)催化劑(ji)合成的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高(gao)比表(biao)面積的(de)(de)(de)氣(qi)相法白(bai)炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)和(he)(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)化研究始于(yu)1957年,多(duo)家研究所和(he)(he)企業(ye)陸續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為(wei)135千噸,其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧烷(wan)(wan)變成彈性體的過程是經過高溫(110-170℃)硫化(hua)成型的。它主要以高分子(zi)量的聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)(wan)為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補強填料(liao)、硫化(hua)劑等(deng),在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)的補強主要是各(ge)種類型的白炭黑(hei),可使硫化(hua)膠(jiao)的強度增(zeng)加(jia)數十(shi)倍。有時為(wei)了降(jiang)低成本或改善膠(jiao)料(liao)性能及賦予硫化(hua)膠(jiao)各(ge)種特(te)殊的性能,也加(jia)入(ru)相應的各(ge)種添加(jia)劑。硫化(hua)劑是各(ge)種有機過氧化(hua)物或加(jia)成反應催化(hua)劑。
加(jia)工成型方法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行高(gao)分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反(fan)應;二次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑分解產物(wu)和其他(ta)揮發性化(hua)合(he)物(wu)以(yi)穩定硫化(hua)膠的(de)(de)各(ge)項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)(ji)、捏合(he)機(ji)(ji)及真空(kong)密煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特征是高溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度一(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)(dui)(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩(wen)定,在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia)(xia),其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人(ren)體組織(zhi)不(bu)粘連,具有抗凝血作用(yong),對(dui)(dui)(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適(shi)合作為(wei)(wei)醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分(fen)別達到(dao)1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同(tong)比(bi)分(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量和(he)(he)單(dan)車(che)(che)用(yong)(yong)量水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓(gu)勵自主(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿)》為自主(zhu)品牌(pai)(pai)擴大在政(zheng)府采購的(de)(de)(de)市場份額,為改變(bian)目前國內政(zheng)府采購以合(he)資品牌(pai)(pai)產品為主(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面提(ti)供了(le)保(bao)障。促進自主(zhu)品牌(pai)(pai)發展,國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障。預(yu)測未來(lai)3年(nian),我國室溫(wen)硫化硅橡(xiang)(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠是重要的(de)非(fei)(fei)石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡膠,約占(zhan)非(fei)(fei)石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡膠消費(fei)量(liang)的(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)(shi)油(you)價格的(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)時我國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)關(guan)鍵(jian)原(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)術(shu)方面(mian)取得突(tu)破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)術(shu)在2005年(nian)前(qian)被幾家跨(kua)國公司壟斷,但(dan)目(mu)前(qian)我國已發展成(cheng)為(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國,這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)價格從2011年(nian)起開始(shi)低(di)于石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡膠,僅約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)基橡膠的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)合(he)成(cheng)橡膠,并開始(shi)大(da)規(gui)模替代石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡膠。這(zhe)將極(ji)大(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)業的(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)品的(de)消費(fei)。