硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)(yang)(yang)原(yuan)子(zi)交替(ti)構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通(tong)常連有(you)兩(liang)個有(you)機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲基和(he)少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)(yang)鏈節組(zu)成。苯基的(de)(de)引入可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng),三(san)氟丙基及氰(qing)基的(de)(de)引入則可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工(gong)作(zuo)。引入苯基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也很(hen)突(tu)出,在(zai)180℃下可長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受數周或(huo)更長時間仍有(you)彈性(xing),瞬(shun)時可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好,氧(yang)(yang)(yang)氣透過率在(zai)合成聚合物中是較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此在(zai)醫用領(ling)域應用廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠分類的方(fang)法很多,通(tong)常按固化
前的形態(tai)分為固體硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化溫度分為室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)單體的不同,可(ke)分為甲(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能和(he)用(yong)途的不同又可(ke)分為通用(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高溫型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是由美(mei)(mei)國(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采(cai)用高比表面積的(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍升到實用階段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基(ji)(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)(jia)有(you)美(mei)(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工(gong)業(ye)化(hua)研(yan)究始于1957年,多家(jia)(jia)研(yan)究所和企(qi)業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力為(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫化(hua)硅橡膠(jiao)是指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)彈性體的(de)(de)過程是經過高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補強填料、硫化(hua)劑等,在加熱加壓下硫化(hua)成(cheng)彈性體。硅橡膠(jiao)的(de)(de)補強主(zhu)要(yao)是各種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加數十倍。有時(shi)為了降低成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)料性能及(ji)賦予(yu)硫化(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊(shu)的(de)(de)性能,也加入相應(ying)(ying)的(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加劑。硫化(hua)劑是各種(zhong)(zhong)有機(ji)過氧(yang)化(hua)物(wu)或加成(cheng)反應(ying)(ying)催(cui)化(hua)劑。
加工(gong)成型(xing)方法(fa)如圖(tu)所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行高分子(zi)鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產物(wu)和其(qi)他(ta)揮發性(xing)化(hua)合(he)物(wu)以穩(wen)定(ding)硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各項(xiang)性(xing)能(neng)。常用的(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真空密(mi)煉(lian)機(ji)。
主要(yao)性(xing)能
(1)高(gao)溫性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著(zhu)的(de)(de)特征是高(gao)溫穩定(ding)性(xing),雖然(ran)常(chang)溫下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)(du)僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)、回彈性(xing)和表面硬度(du)(du),且(qie)力學性(xing)能(neng)無明(ming)(ming)顯(xian)(xian)變化(hua)。(2)低溫性(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫度(du)(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表明(ming)(ming)其低溫性(xing)能(neng)優異。這對航(hang)(hang)空、宇航(hang)(hang)工業的(de)(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等(deng)十(shi)分穩定(ding),在不(bu)加任何(he)添(tian)加劑(ji)的(de)(de)情(qing)況下,就具有優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫下的(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)低溫下,其物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)能(neng)。室溫下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘連(lian),具有抗凝(ning)血作用(yong),對肌體(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)非(fei)常(chang)少。特別(bie)適合作為(wei)醫用(yong)材料(liao)。
硅橡(xiang)膠的用量
據中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協會(hui)統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang)(liang),同比分(fen)別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增加有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)(bu)件方(fang)面(mian)(mian)的(de)用(yong)量,可以(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)用(yong)量水平的(de)提高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)(qiu)的(de)增加。國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)(bu)件實現自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨(dang)政機關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求(qiu)(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政府(fu)采購(gou)的(de)市場份額,為(wei)(wei)改變(bian)目(mu)前國(guo)(guo)(guo)(guo)內政府(fu)采購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)局面(mian)(mian)提供了保障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)應(ying)用(yong)提供有力保障(zhang)。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)(guo)(guo)室(shi)溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同時(shi)我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產技(ji)術(shu)方(fang)面取得(de)突破,有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產技(ji)術(shu)在2005年前被幾家跨國公司壟斷(duan),但(dan)目前我國已發(fa)展成(cheng)為(wei)全球有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體第(di)1大(da)(da)(da)國,這(zhe)2個(ge)方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始(shi)低(di)于(yu)石油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)(da)(da)宗石油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)(da)(da)規模替(ti)代石油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)(da)拓展有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間(jian),同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。