硅橡膠是(shi)(shi)指主鏈(lian)由(you)硅(gui)和氧原子(zi)交替構成,硅(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組(zu)成。苯基(ji)的(de)(de)引入可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引入則(ze)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)能良好(hao),一般在-55℃下(xia)仍(reng)能工(gong)作。引入苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能也(ye)很突出,在180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工(gong)作,稍(shao)高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能承受數周(zhou)或(huo)更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透過率在合成聚合物中是(shi)(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝血(xue)的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)(fen)類(lei)的(de)方法很多,通常按固化前(qian)的(de)形態分(fen)(fen)為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)單體的(de)不同,可分(fen)(fen)為甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性(xing)能和用(yong)(yong)途的(de)不同又可分(fen)(fen)為通用(yong)(yong)型、超耐低(di)溫(wen)(wen)型、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型、高(gao)強力型、耐油(you)型、醫用(yong)(yong)型等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)(mei)國(guo)以(yi)三(san)氯(lv)化鐵為催化劑合成(cheng)(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采用高(gao)(gao)比(bi)表面積的(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功(gong),使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階段(duan),奠定(ding)了(le)現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)(cheng)開(kai)始生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美(mei)(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研究(jiu)(jiu)始于1957年,多家研究(jiu)(jiu)所和(he)(he)企業(ye)陸續開(kai)發出各(ge)種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其中高(gao)(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性體(ti)的(de)(de)(de)過程(cheng)是(shi)(shi)經(jing)過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高(gao)分(fen)子量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強填料(liao)、硫化(hua)劑等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)類型(xing)(xing)的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)(jia)數(shu)十(shi)倍(bei)。有時為了降低成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦予(yu)硫化(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)性能,也加(jia)(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)(jia)劑。硫化(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)有機(ji)過氧(yang)化(hua)物或(huo)加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑。
加工成型(xing)方法(fa)如(ru)圖所示。一次(ci)(ci)硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)(xing)高分子鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)聯反(fan)應;二次(ci)(ci)硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)(xing)補充交(jiao)聯、驅除硫化劑(ji)分解產物和其他揮發性化合物以穩定硫化膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是(shi)天(tian)(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)紫外線等十分穩(wen)(wen)定(ding),在(zai)不加(jia)任(ren)何添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)嗅,與(yu)人(ren)體(ti)組織不粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特別適合作為醫用(yong)材料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量
據中(zhong)國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約(yue)達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增加(jia)有(you)機硅(gui)材(cai)料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增加(jia)。國家鼓(gu)勵自(zi)主品牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現(xian)自(zi)主化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意見稿(gao))》為(wei)自(zi)主品牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改變(bian)目(mu)前國內政(zheng)府采(cai)購(gou)以合(he)資品牌(pai)產(chan)品為(wei)主的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供(gong)了保障。促進自(zi)主品牌(pai)發(fa)展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供(gong)有(you)力保障。預測未來3年(nian),我國室溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)(da)(da)(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)生產技術方(fang)面(mian)取得(de)突破,有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)生產技術在(zai)2005年前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)(guo)(guo)公(gong)司(si)壟斷,但(dan)目前(qian)我國(guo)(guo)(guo)已(yi)發展成(cheng)為全(quan)球有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大(da)(da)(da)(da)國(guo)(guo)(guo),這(zhe)2個(ge)方(fang)面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)(da)(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大(da)(da)(da)(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市(shi)場(chang)空間(jian),同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。