硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲(jia)基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐高(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引入則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐熱性(xing)能(neng)(neng)也很(hen)突出,在(zai)180℃下可(ke)長(chang)(chang)期工作,稍(shao)高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更(geng)長(chang)(chang)時(shi)間仍(reng)(reng)有(you)彈性(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧氣透(tou)過率(lv)在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生理(li)惰性(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)突出特性(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品(pin)種
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠分(fen)類的方(fang)法很多,通(tong)常(chang)按(an)(an)固(gu)化(hua)前的形態分(fen)為固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)硫(liu)化(hua)溫度分(fen)為室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)所用(yong)單體的不(bu)同,可(ke)分(fen)為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng);按(an)(an)性能和用(yong)途的不(bu)同又可(ke)分(fen)為通(tong)用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)低溫型(xing)(xing)、超(chao)(chao)耐(nai)高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)早期是由(you)美國以三氯化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑(ji)合成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)產品問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)高比(bi)表面積的氣相法白炭黑補(bu)強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的性能躍升到(dao)實用(yong)階段,奠(dian)定了(le)現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)生產技(ji)術(shu)的基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開(kai)始(shi)生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的國家(jia)有美國。俄羅(luo)斯、德國、日本、韓(han)國和(he)中(zhong)國等(deng)。中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的工業化(hua)研(yan)究始(shi)于(yu)1957年(nian),多家(jia)研(yan)究所(suo)和(he)企(qi)業陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)生產能力為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠(jiao)
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成彈性(xing)(xing)體的(de)過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)。它主(zhu)要以高(gao)分(fen)子量的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao),混入補(bu)強填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補(bu)強主(zhu)要是各種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了降低(di)成本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特(te)殊的(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各種(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成反(fan)應催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法(fa)如(ru)圖所示。一次(ci)硫化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進(jin)行高分子鏈的(de)交聯反(fan)應;二次(ci)硫化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進(jin)行補(bu)充交聯、驅除硫化劑(ji)分解產物和其他揮(hui)發性(xing)化合物以穩定硫化膠的(de)各項性(xing)能。常用(yong)的(de)設備有(you)開(kai)放式(shi)煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空(kong)密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度僅(jin)是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變(bian)化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配方(fang)可達(da)-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及(ji)紫外線等(deng)十分穩定,在(zai)不(bu)加任(ren)何添加劑的(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)(ju)有優(you)良的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異(yi)的(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等(deng)的(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)(ju)有抗凝血作用,對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作為醫用材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的用(yong)(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研天下的新研究,增(zeng)(zeng)(zeng)加有(you)機(ji)硅(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方面的用(yong)(yong)(yong)量(liang),可(ke)以(yi)大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的安(an)全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的增(zeng)(zeng)(zeng)加。國家鼓勵自(zi)主品(pin)牌的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實現(xian)自(zi)主化,《2012年度黨政機(ji)關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求意見稿)》為自(zi)主品(pin)牌擴大(da)在(zai)政府(fu)采購的市場份額,為改變目前國內政府(fu)采購以(yi)合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為主的局面提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自(zi)主品(pin)牌發展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的繁(fan)榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供(gong)有(you)力保(bao)障。預測未來3年,我國室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以(yi)年均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要(yao)的非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的98%。但因(yin)為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)價(jia)格(ge)的大(da)(da)幅上漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的生產(chan)技術(shu)方面(mian)取得突(tu)破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的生產(chan)技術(shu)在2005年前(qian)被幾家(jia)跨(kua)國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體第(di)1大(da)(da)國(guo),這2個方面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的價(jia)格(ge)從2011年起開(kai)始低于(yu)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)(da)拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的消費。