硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子(zi)交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連(lian)有(you)兩(liang)個有(you)機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基和(he)少量乙烯(xi)基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)。苯基的(de)(de)引(yin)入(ru)可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙基及氰基的(de)(de)引(yin)入(ru)則(ze)可提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能良(liang)好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍(reng)能工作。引(yin)入(ru)苯基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)能也(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下可長期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能承受數周或更(geng)長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率在(zai)合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物中(zhong)是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用領域(yu)應(ying)用廣(guang)泛。
主要品種
硅橡(xiang)膠(jiao)分類的方法很(hen)多(duo),通常按固(gu)化
前(qian)的(de)形態(tai)分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單(dan)體的(de)不同,可分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)甲基乙(yi)烯(xi)(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)烯(xi)(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能和(he)用(yong)途的(de)不同又可分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫(wen)型(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵(tie)為(wei)催化(hua)劑合(he)成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采(cai)用高(gao)比表面積的氣(qi)相法(fa)白炭黑(hei)補強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技(ji)術的基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始(shi)生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的工業(ye)化(hua)研究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研究所和(he)(he)企業(ye)陸續(xu)開(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能(neng)力為(wei)135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指聚(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷變成(cheng)彈性體(ti)的(de)過程(cheng)是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它(ta)主要以高分子量的(de)聚(ju)甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao),混入補(bu)強填料(liao)、硫(liu)化(hua)劑等,在(zai)加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)補(bu)強主要是各(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑(hei),可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強度增(zeng)加數(shu)十倍。有(you)時為了(le)降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性能及賦予(yu)硫(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性能,也加入相應的(de)各(ge)種(zhong)添加劑。硫(liu)化(hua)劑是各(ge)種(zhong)有(you)機過氧(yang)(yang)化(hua)物或加成(cheng)反應催(cui)化(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖所示。一次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進(jin)行高分(fen)子鏈的(de)(de)(de)交聯反應(ying);二次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進(jin)行補充(chong)交聯、驅除(chu)硫化(hua)(hua)劑分(fen)解(jie)產物(wu)和其他揮發性化(hua)(hua)合物(wu)以穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)各項性能。常(chang)用的(de)(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真(zhen)空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫度一(yi)(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異。這(zhe)對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等十(shi)分穩(wen)定,在不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫下(xia)(xia),其物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳(tan)等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用,對肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適(shi)合(he)(he)作(zuo)為醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國汽車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽車(che)(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛(liang)(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang)(liang),同比分別(bie)增(zeng)長(chang)(chang)4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機硅(gui)(gui)材料在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大(da)幅度提高汽車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此(ci),汽車(che)(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓勵自(zi)(zi)主品牌的(de)(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)(zi)主化(hua),《2012年(nian)度黨(dang)政機關(guan)公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)(qiu)意見稿(gao))》為(wei)自(zi)(zi)主品牌擴大(da)在(zai)政府(fu)(fu)采購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目(mu)前國內政府(fu)(fu)采購以合資(zi)品牌產品為(wei)主的(de)(de)(de)局面(mian)提供了保障(zhang)。促進自(zi)(zi)主品牌發展,國產汽車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有力保障(zhang)。預測未來(lai)3年(nian),我國室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)汽車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)均(jun)20%增(zeng)長(chang)(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要(yao)的非石(shi)油基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)(yue)占非石(shi)油基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)油價(jia)格(ge)的大幅上漲,同(tong)時(shi)我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的關鍵(jian)原料(liao)有機硅(gui)(gui)(gui)單體的生產(chan)技術(shu)方(fang)面取得突破,有機硅(gui)(gui)(gui)單體的生產(chan)技術(shu)在2005年前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目前(qian)我國(guo)(guo)已(yi)發展(zhan)(zhan)成(cheng)為(wei)(wei)全(quan)球有機硅(gui)(gui)(gui)單體第(di)1大國(guo)(guo),這(zhe)2個(ge)方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的價(jia)格(ge)從2011年起開(kai)始低于(yu)石(shi)油基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)(yue)為(wei)(wei)大宗石(shi)油基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大規模(mo)替代石(shi)油基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大拓(tuo)展(zhan)(zhan)有機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的市場空(kong)間,同(tong)時(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的消(xiao)費。