硅橡膠是指主(zhu)(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)(gui)原子上通(tong)常(chang)連有(you)兩(liang)個有(you)機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)(zhu)要由(you)含甲基和(he)少量(liang)乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯(ben)基的(de)(de)引入可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng),三(san)氟丙基及氰基的(de)(de)引入則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能(neng)(neng)良好,一(yi)般在-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工作。引入苯(ben)基后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)性能(neng)(neng)也(ye)很突出(chu),在180℃下可(ke)(ke)長(chang)(chang)期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數周或更(geng)長(chang)(chang)時間仍(reng)有(you)彈性,瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性好,氧氣透過(guo)率在合成聚合物中是較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突出(chu)特性,因此(ci)在醫用領域應用廣泛(fan)。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)方法很多(duo),通常按固化(hua)(hua)前(qian)的(de)形態分(fen)為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)(hua)溫度分(fen)為(wei)室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用單體的(de)不同(tong),可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按性能(neng)和用途的(de)不同(tong)又可分(fen)為(wei)通用型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油型、醫用型等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯(lv)(lv)化鐵為催化劑合成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表面積的氣相法白炭黑(hei)補強的硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術的基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的國(guo)家有(you)美(mei)國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的工業(ye)(ye)化研(yan)(yan)究始于(yu)1957年(nian),多家研(yan)(yan)究所(suo)和企業(ye)(ye)陸續開發(fa)出各種硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中國(guo)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力(li)為135千(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)
高溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性體的過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的。它主要以高分子(zi)量的聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填料、硫化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)彈性體。硅橡膠(jiao)(jiao)的補強(qiang)(qiang)主要是(shi)(shi)各(ge)種類型的白炭黑,可使硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的強(qiang)(qiang)度(du)增加(jia)數十倍(bei)。有時(shi)為(wei)了(le)降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性能(neng)及賦(fu)予硫化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的性能(neng),也加(jia)入相應的各(ge)種添加(jia)劑。硫化(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)種有機過氧(yang)化(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖所示。一(yi)次硫化(hua)(hua)的目(mu)的是(shi)進行高分(fen)子(zi)鏈的交聯(lian)反應;二次硫化(hua)(hua)的目(mu)的是(shi)進行補(bu)充(chong)交聯(lian)、驅除(chu)硫化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和(he)其他揮發(fa)性(xing)化(hua)(hua)合物以穩(wen)定硫化(hua)(hua)膠的各項性(xing)能。常(chang)用的設備有開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空(kong)密煉(lian)機。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫外(wai)線等十分穩定(ding),在(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia)(xia),就具有(you)優(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其物理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組(zu)織不(bu)粘(zhan)連,具有(you)抗(kang)凝(ning)血作用,對(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少。特別適合(he)(he)作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件方面的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大幅度(du)提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)提高都(dou)將推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡膠需求的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓(gu)勵(li)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)(bu)件實現自主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大在政(zheng)府采(cai)(cai)購的(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)(cai)購以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提供了保(bao)障。促進自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提供有(you)力保(bao)障。預(yu)測未來(lai)3年(nian)(nian),我國(guo)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將以年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)非(fei)(fei)石油(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠,約占非(fei)(fei)石油(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠消費量(liang)的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石油(you)(you)價格的(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲(zhang),同時我國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方(fang)(fang)面(mian)取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我國(guo)已發展(zhan)成為(wei)(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第1大(da)(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)(fang)面(mian)原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)價格從2011年(nian)起(qi)開始(shi)低于石油(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠,僅約為(wei)(wei)大(da)(da)(da)宗石油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價的(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)膠,并開始(shi)大(da)(da)(da)規模替代石油(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將(jiang)(jiang)極大(da)(da)(da)拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空(kong)間,同時將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。