硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)和氧(yang)原(yuan)子交替構成,硅(gui)原(yuan)子上通(tong)常連有兩(liang)個(ge)有機(ji)基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟(fu)丙(bing)基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍能工作。引(yin)入(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能也(ye)很突出(chu),在(zai)180℃下可長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能承受數周或更長時間仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可耐300℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過(guo)率在(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物(wu)中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡膠分類的方法(fa)很多,通常按(an)固化
前的形態分(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)為室(shi)溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體(ti)的不(bu)同,可分(fen)為甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用途(tu)的不(bu)同又可分(fen)為通用型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯化鐵為催化劑合成的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比表(biao)面(mian)積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到實用階段(duan),奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基礎。從(cong)二(er)(er)甲(jia)基二(er)(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有(you)美(mei)國(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓(han)國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業(ye)化研究始(shi)于(yu)1957年,多家研究所和企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力(li)為135千(qian)噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)過程是(shi)經過高(gao)(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它主要以高(gao)(gao)分子量的(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主要是(shi)各種類型的(de)白(bai)炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善(shan)膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及(ji)賦予(yu)硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各種特殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)各種添加(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是(shi)各種有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型(xing)方法如圖(tu)所示(shi)。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑(ji)分解(jie)產物(wu)和(he)其他揮(hui)發性化(hua)合物(wu)以(yi)穩定(ding)硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開(kai)放式(shi)煉膠機、捏(nie)合機及真空密煉機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)(te)(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半(ban),但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度一般(ban)為-70~-50℃,特(te)(te)(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭(chou)氧及(ji)紫外線(xian)等十分(fen)穩定,在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及(ji)化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮(dan)、氧、二(er)氧化碳等氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織不粘(zhan)連,具有抗凝(ning)血作(zuo)用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常(chang)少。特(te)(te)(te)別適合作(zuo)為醫(yi)用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業硅橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量約(yue)達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)(de)(de)新研究(jiu),增加(jia)有(you)機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量,可以大幅度(du)提高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產量和單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業對硅橡膠需(xu)求的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)(zheng)機關公(gong)務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大在(zai)政(zheng)(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)(guo)內政(zheng)(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供(gong)了(le)保(bao)(bao)障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)提供(gong)有(you)力保(bao)(bao)障(zhang)。預測未(wei)來3年(nian),我(wo)國(guo)(guo)室溫硫化硅橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業將以年(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)非石油基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石油基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)(dan)因(yin)為(wei)石油價(jia)格的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我(wo)國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)(de)生產技(ji)術方面(mian)取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)(de)生產技(ji)術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷(duan),但(dan)(dan)目前我(wo)國(guo)(guo)已(yi)發(fa)展成(cheng)為(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個(ge)方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始(shi)低于石油基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石油基(ji)(ji)(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模(mo)替代石油基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)(de)消費(fei)。