硅橡膠是指主鏈(lian)由(you)硅和(he)氧原子(zi)交替(ti)構成(cheng),硅原子(zi)上通常連有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲(jia)基(ji)(ji)和(he)少(shao)量(liang)乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可提高(gao)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能良(liang)好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能工(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也(ye)很突出,在(zai)180℃下(xia)可長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能承受數(shu)周或(huo)更長時間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率在(zai)合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物中(zhong)是較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主(zhu)要品(pin)種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類的方法很多,通常按(an)固(gu)化(hua)前的形態分(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫度(du)分(fen)為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體的不同,可分(fen)為(wei)甲基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性能和(he)用途(tu)的不同又可分(fen)為(wei)通用型(xing)、超耐低(di)溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年,采用(yong)高(gao)比表面積的(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升(sheng)到實(shi)用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技(ji)術的(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家(jia)(jia)有(you)美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)(ye)化(hua)研(yan)(yan)究(jiu)始于1957年,多家(jia)(jia)研(yan)(yan)究(jiu)所和企業(ye)(ye)陸續開(kai)發(fa)出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能(neng)力為135千噸,其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈性體(ti)的(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高分(fen)子量的(de)(de)聚(ju)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入(ru)(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在加熱加壓(ya)下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白(bai)炭(tan)黑,可(ke)使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加數十倍(bei)。有(you)時為(wei)了(le)降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或(huo)改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性能,也加入(ru)(ru)相應的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)添加劑(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)有(you)機過氧(yang)化(hua)物或(huo)加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑(ji)(ji)。
加(jia)工成型方法(fa)如圖(tu)所示(shi)。一次(ci)硫(liu)化的(de)目(mu)(mu)的(de)是進行(xing)高分(fen)(fen)子(zi)鏈的(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)化的(de)目(mu)(mu)的(de)是進行(xing)補(bu)充交聯(lian)、驅(qu)除(chu)硫(liu)化劑(ji)分(fen)(fen)解產物和(he)其他揮發性化合物以穩(wen)定硫(liu)化膠的(de)各項(xiang)性能。常用的(de)設(she)備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭(chou)氧及(ji)紫(zi)外線等十分穩(wen)定(ding),在(zai)(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常(chang)好(hao)。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化(hua)碳等氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)(you)抗(kang)凝血作用(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常(chang)少。特(te)別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用量(liang)
據中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅橡(xiang)膠的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天(tian)下的(de)新(xin)研究,增(zeng)加有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可(ke)以大幅(fu)度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水(shui)平的(de)提高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠需求的(de)增(zeng)加。國家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現(xian)自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)(zheng)機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌擴大在政(zheng)(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)市場份(fen)額,為(wei)改(gai)變目(mu)前國內政(zheng)(zheng)府采(cai)購(gou)以合資(zi)品牌產品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局面(mian)提供了保障。促(cu)進自(zi)主(zhu)(zhu)品牌發(fa)展,國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)(yong)(yong)提供有力保障。預測未來(lai)3年(nian),我國室溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)方面取(qu)得(de)突破(po),有機硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)在2005年(nian)前(qian)被(bei)幾家跨國公司壟(long)斷(duan),但目(mu)前(qian)我國已發展成(cheng)為全球有機硅(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國,這2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始低于(yu)石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始大(da)(da)規模替(ti)代石(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓(tuo)展有機硅(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費。