硅橡膠是指主鏈由硅和氧(yang)(yang)原子交(jiao)替(ti)構成(cheng)(cheng),硅原子上通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)硅橡(xiang)膠主要由含甲基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅氧(yang)(yang)鏈節組(zu)成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)引入可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)膠耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也很(hen)突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長時間仍(reng)(reng)有(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅橡(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)(yang)氣透(tou)過(guo)率在(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)膠還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分類(lei)的(de)方法很多,通(tong)常按固化前的(de)形態分為(wei)(wei)固體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分為(wei)(wei)室(shi)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)單體的(de)不同(tong),可(ke)分為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按性能和用(yong)途的(de)不同(tong)又(you)可(ke)分為(wei)(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵(tie)為催(cui)化劑合(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世(shi)。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣(qi)相法(fa)白(bai)炭黑(hei)補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升(sheng)到實用階(jie)段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)(cheng)開(kai)始生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業(ye)化研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家(jia)研(yan)究(jiu)所(suo)和企業(ye)陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力為135千噸,其(qi)中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化硅(gui)橡膠是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)(wan)變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)(ti)的過程(cheng)是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化成(cheng)型的。它主(zhu)要(yao)以(yi)高分(fen)子量的聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷(wan)(wan)為(wei)生膠,混入(ru)補(bu)強填料、硫(liu)(liu)化劑(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)化成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)(ti)。硅(gui)橡膠的補(bu)強主(zhu)要(yao)是(shi)各種(zhong)類型的白炭(tan)黑(hei),可使(shi)硫(liu)(liu)化膠的強度增加數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)本或(huo)改善膠料性(xing)(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化膠各種(zhong)特殊的性(xing)(xing)能(neng),也加入(ru)相應的各種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)(liu)化劑(ji)是(shi)各種(zhong)有機(ji)過氧(yang)化物或(huo)加成(cheng)反應催化劑(ji)。
加工成型方法如圖所(suo)示。一次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)交聯(lian)(lian)反應(ying);二次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補(bu)充交聯(lian)(lian)、驅除硫化(hua)劑(ji)分解(jie)產物(wu)和其他揮發性化(hua)合(he)物(wu)以穩定硫化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空(kong)密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表(biao)明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線(xian)等(deng)十(shi)分穩定(ding)(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,就具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮(dan)、氧、二氧化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織不粘連(lian),具有(you)(you)抗凝血作(zuo)用(yong)(yong)(yong),對肌(ji)體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合作(zuo)為醫用(yong)(yong)(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬輛(liang)和(he)(he)1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別(bie)增長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀研天下的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)研究,增加(jia)有機硅材料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以(yi)大幅(fu)度提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)(zai)政府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)(de)(de)市場份(fen)額(e),為(wei)改(gai)變目(mu)前國(guo)內政府(fu)采(cai)購以(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供有力(li)保障。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油價(jia)格(ge)的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)方(fang)面(mian)取得突破,有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)在2005年前被幾家跨(kua)國公司壟(long)斷(duan),但目前我國已發展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國,這(zhe)2個方(fang)面(mian)原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始低于(yu)石(shi)(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)市場空(kong)間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。