硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子(zi)交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通常連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主要(yao)由含甲基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高、低(di)(di)溫性能,三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)低(di)(di)溫性能良(liang)好,一般在-55℃下(xia)仍能工作。引入(ru)苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性能也很突出,在180℃下(xia)可(ke)(ke)長期工作,稍高于200℃也能承受(shou)數(shu)周或更長時(shi)間仍有彈性,瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性好,氧氣透過率在合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高的(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還具有生理惰性、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性,因此(ci)在醫用領域應用廣(guang)泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡膠(jiao)分類的方法(fa)很(hen)多,通常按固化
前的(de)形態分(fen)(fen)為固體硅(gui)橡(xiang)膠和液體硅(gui)橡(xiang)膠;按(an)硫化溫(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠;按(an)所用單體的(de)不同,可分(fen)(fen)為甲基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠等;按(an)性能和用途的(de)不同又可分(fen)(fen)為通用型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國以三氯(lv)(lv)化鐵為催(cui)化劑(ji)合成的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面積(ji)的(de)(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補(bu)強(qiang)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性(xing)能躍升(sheng)到實用(yong)階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始(shi)生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國家有(you)美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中(zhong)(zhong)國等(deng)。中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工(gong)業化研究(jiu)始(shi)于1957年(nian),多家研究(jiu)所和企業陸(lu)續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力(li)為135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)硅橡膠是(shi)指聚(ju)硅氧烷變成彈性(xing)體(ti)的過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)成型(xing)的。它主要以高(gao)分子量的聚(ju)甲基乙烯基硅氧烷為(wei)(wei)生膠,混入補(bu)強填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅橡膠的補(bu)強主要是(shi)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)類型(xing)的白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)膠的強度增(zeng)加(jia)(jia)數十倍。有(you)時為(wei)(wei)了降(jiang)低(di)成本或(huo)改善膠料(liao)性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)膠各(ge)(ge)(ge)種(zhong)特殊的性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)入相應的各(ge)(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)有(you)機(ji)過(guo)氧化(hua)物(wu)或(huo)加(jia)(jia)成反應催化(hua)劑。
加工成型方法(fa)如(ru)圖所示。一次硫化(hua)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)(de)(de)交聯(lian)反(fan)應;二次硫化(hua)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是進行補充交聯(lian)、驅除硫化(hua)劑分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)合物以穩定(ding)硫化(hua)膠的(de)(de)(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠機、捏合機及真(zhen)空(kong)密(mi)煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特(te)(te)征是(shi)高溫(wen)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半(ban),但(dan)在200℃以(yi)上的(de)高溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持(chi)一定(ding)的(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)面硬度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)度(du)一般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配方(fang)可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航空、宇航工業的(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等十分穩(wen)(wen)定(ding),在不加任何添加劑的(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)優(you)良的(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優(you)異的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)物(wu)(wu)理(li)(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)高溫(wen)和(he)(he)-50℃的(de)低溫(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理(li)(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等的(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)透(tou)(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與(yu)人體(ti)組(zu)織不粘(zhan)連,具(ju)(ju)有(you)抗凝(ning)血作用,對肌體(ti)組(zu)織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)(te)別適合作為(wei)醫用材料。
硅橡(xiang)膠的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到(dao)1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比(bi)分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)(yong)量約(yue)達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)新研究(jiu),增加(jia)(jia)有機硅材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)增加(jia)(jia)。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型目(mu)(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)(pai)擴(kuo)大在政(zheng)府采(cai)購的(de)市場份額,為改變目(mu)(mu)前國(guo)內(nei)政(zheng)府采(cai)購以合(he)資品(pin)牌(pai)(pai)(pai)產(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)局面提(ti)供(gong)了保障(zhang)。促進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)繁榮(rong)將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力保障(zhang)。預測(ce)未來3年,我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年均20%增長。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時我國(guo)在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵原料有機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技術方面(mian)取得突破,有機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技術在(zai)2005年(nian)前(qian)被幾家跨(kua)國(guo)公司(si)壟斷,但目前(qian)我國(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)第1大國(guo),這(zhe)2個(ge)方面(mian)原因使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年(nian)起(qi)開始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大宗石(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)(jiang)極(ji)大拓(tuo)展有機硅(gui)產(chan)(chan)(chan)業(ye)的(de)市場空間,同(tong)時將(jiang)(jiang)帶(dai)動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有機硅(gui)產(chan)(chan)(chan)品的(de)消費。