硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通(tong)常(chang)連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)(ye)很突(tu)(tu)出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)(ye)能(neng)承(cheng)受數(shu)周或(huo)更長時間(jian)仍(reng)有(you)(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率(lv)在(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)(tu)出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類的方(fang)法很多,通(tong)常按固(gu)化
前的形態(tai)分(fen)為固體硅橡(xiang)膠(jiao)和液體硅橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度分(fen)為室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單(dan)體的不(bu)同(tong),可(ke)分(fen)為甲(jia)基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)(yong)途(tu)的不(bu)同(tong)又可(ke)分(fen)為通(tong)用(yong)(yong)型、超耐低溫(wen)(wen)型、超耐高溫(wen)(wen)型、高強力型、耐油型、醫用(yong)(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡膠(jiao)早期(qi)是由(you)美國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為(wei)(wei)催(cui)化劑合成的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)橡膠(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比表面積的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)研(yan)制(zhi)成功,使(shi)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)性能躍升到(dao)實用階段(duan),奠定了現代硅(gui)橡膠(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)烷(wan)合成開(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)化研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年,多(duo)家研(yan)究(jiu)所(suo)和企(qi)業(ye)陸續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)橡膠(jiao)。到(dao)2003年底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)橡膠(jiao)生產(chan)能力為(wei)(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅(gui)橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)彈性體的(de)(de)(de)過程是(shi)(shi)經(jing)過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它(ta)主要以高分子量(liang)的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強主要是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能,也(ye)加(jia)入相應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一(yi)次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)高(gao)分子鏈的(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)補充(chong)交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)膠的(de)各項(xiang)性(xing)能。常用的(de)設(she)備有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)、回彈性(xing)和(he)表面硬度,且(qie)力學性(xing)能(neng)無明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可(ke)達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)優異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及紫(zi)外線(xian)等十分穩(wen)定(ding),在不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)也(ye)非常(chang)好(hao)。(5)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械性(xing)能(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理(li)(li)機械性(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試劑性(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透過性(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組織(zhi)不(bu)粘(zhan)連(lian),具(ju)有抗(kang)凝血作(zuo)用(yong),對肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)非常(chang)少(shao)。特別適合作(zuo)為醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同(tong)比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅橡膠(jiao)的(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)新研究(jiu),增(zeng)加有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)用量(liang),可以(yi)(yi)大幅(fu)度(du)提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安(an)全(quan)性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)提(ti)(ti)高(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現(xian)自主(zhu)(zhu)化,《2012年度(du)黨政機關(guan)公務用車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為自主(zhu)(zhu)品牌(pai)擴(kuo)大在政府(fu)采購的(de)市場份額,為改(gai)變(bian)目前國(guo)(guo)(guo)內政府(fu)采購以(yi)(yi)合資品牌(pai)產品為主(zhu)(zhu)的(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促進(jin)自主(zhu)(zhu)品牌(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用提(ti)(ti)供有力保障。預測未來(lai)3年,我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業將(jiang)以(yi)(yi)年均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)油(you)價格(ge)(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上(shang)漲,同時我國(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)(ji)術(shu)方面取得(de)突破,有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)(ji)術(shu)在2005年前(qian)被幾家跨(kua)國(guo)(guo)公司壟(long)斷,但目前(qian)我國(guo)(guo)已(yi)發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)單體第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方面原因(yin)使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)(ge)從2011年起開始(shi)低于石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗(zong)石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為廉(lian)價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消費。