硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)(shang)通常連有兩(liang)個有機基團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由含甲(jia)基和(he)少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)基的(de)(de)引(yin)入可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高(gao)(gao)(gao)、低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙(bing)基及氰基的(de)(de)引(yin)入則可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下可長(chang)期工作,稍(shao)高(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長(chang)時間仍有彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可耐300℃以上(shang)(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通(tong)常按固(gu)化(hua)
前的形態分(fen)為固體硅(gui)橡膠和液體硅(gui)橡膠;按硫(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠,高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠;按所(suo)用(yong)單(dan)體的不同(tong)(tong),可分(fen)為甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡膠,甲基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠等(deng);按性能(neng)和用(yong)途(tu)的不同(tong)(tong)又可分(fen)為通(tong)用(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年,采(cai)用高比表面(mian)積的(de)氣相法白炭黑(hei)補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍(yue)升到實用階段,奠定(ding)了(le)現代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)(he)成(cheng)開(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年,多家研(yan)究(jiu)所和(he)企(qi)業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力(li)為135千噸,其中高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷(wan)(wan)變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)。它主要以高分子量的(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)氧烷(wan)(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補強填料、硫(liu)(liu)化劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)補強主要是(shi)各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍(bei)。有(you)(you)時為(wei)了(le)降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊(shu)的(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)入(ru)相應的(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有(you)(you)機過氧化物或加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化劑(ji)。
加工成型(xing)方(fang)法(fa)如圖所(suo)示。一次硫(liu)化(hua)的目的是進行高(gao)分(fen)子鏈的交聯反應;二次硫(liu)化(hua)的目的是進行補(bu)充交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解(jie)產物和其(qi)他揮發性(xing)化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠的各項(xiang)性(xing)能。常用的設備有(you)開放式煉膠機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du)(du)(du),且力學性(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可(ke)達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線(xian)等十分穩定(ding),在(zai)不加(jia)(jia)任何(he)添加(jia)(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia)(xia),就具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)也(ye)非常好(hao)。(5)物(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其(qi)(qi)物(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常少。特別適合作為醫用(yong)材(cai)料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀研天(tian)下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可以(yi)大幅度(du)提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量和單車(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將(jiang)(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓勵(li)自(zi)主品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件實現自(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政機關公務用(yong)車(che)選(xuan)用(yong)車(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為自(zi)主品牌(pai)(pai)擴大在政府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為改變目(mu)前國內政府采購(gou)以(yi)合資品牌(pai)(pai)產(chan)品為主的(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供(gong)了保障。促進自(zi)主品牌(pai)(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮(rong)將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供(gong)有(you)力保障。預測未(wei)來3年(nian)(nian),我國室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)行業(ye)將(jiang)(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)(dan)因為石(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)大幅(fu)上漲(zhang),同時(shi)我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產技(ji)術(shu)方面(mian)(mian)取得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)生產技(ji)術(shu)在(zai)2005年(nian)前被(bei)幾家跨國公司壟斷,但(dan)(dan)目前我(wo)國已發展成(cheng)(cheng)為全(quan)球有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體(ti)第(di)1大國,這2個方面(mian)(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起開(kai)始(shi)低于(yu)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為大宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)大規模(mo)替(ti)代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大拓展有機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。