硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠主要(yao)由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯(ben)(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能良好(hao),一般在-55℃下仍能工作。引(yin)入苯(ben)(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也很突出(chu),在180℃下可長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能承(cheng)受數周或更長時(shi)間(jian)仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)透過率(lv)在合成(cheng)聚(ju)合物中是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品種
硅橡(xiang)(xiang)膠分(fen)類的方法很多,通常按(an)(an)固化前的形態分(fen)為固體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠和液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)所用單體(ti)的不(bu)(bu)同(tong),可分(fen)為甲基(ji)(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)硅橡(xiang)(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠等(deng)(deng);按(an)(an)性(xing)能(neng)和用途的不(bu)(bu)同(tong)又(you)可分(fen)為通用型、超(chao)(chao)耐低溫(wen)型、超(chao)(chao)耐高溫(wen)型、高強(qiang)力型、耐油型、醫用型等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美國以(yi)三氯化(hua)(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)(chan)品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升(sheng)到實用階段,奠定(ding)了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)(chan)技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開始(shi)生產(chan)(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國家有美國。俄(e)羅(luo)斯、德國、日本、韓(han)國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)(ye)化(hua)(hua)研(yan)(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian),多家研(yan)(yan)究(jiu)所(suo)和企業(ye)(ye)陸續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)(chan)能力為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)變成彈性(xing)體(ti)的(de)過(guo)(guo)程是(shi)(shi)經(jing)過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)成型的(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分子(zi)量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)為生(sheng)膠(jiao),混入補強填(tian)料、硫化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下(xia)硫化(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補強主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)各種(zhong)類(lei)型的(de)白炭黑,可使硫化(hua)膠(jiao)的(de)強度增加(jia)數十倍。有時為了(le)降低成本或改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊(shu)的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應(ying)的(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫化(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)物或加(jia)成反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法如(ru)圖所示。一次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進(jin)行高分子鏈的(de)交聯反(fan)應;二次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進(jin)行補(bu)充交聯、驅除硫化(hua)劑分解產物和其(qi)他揮發性(xing)化(hua)合(he)物以穩定硫化(hua)膠的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設(she)備有開(kai)放式煉(lian)膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真空密煉(lian)機(ji)。
主(zhu)要(yao)性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍(reng)能(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這(zhe)對航空、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫外線(xian)等(deng)十分穩(wen)定,在(zai)(zai)不(bu)(bu)加任(ren)何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具有優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有優異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)(fei)常好。(5)物理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)(bi)通(tong)(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下,其物理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天(tian)(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人(ren)體(ti)組(zu)織不(bu)(bu)粘連(lian),具有抗凝血作(zuo)用(yong)(yong)(yong),對肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)(fei)常少。特(te)別適合(he)作(zuo)為醫(yi)用(yong)(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量(liang)
據(ju)中國(guo)汽車(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年(nian),汽車(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達(da)(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽車(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)用量(liang)約(yue)達(da)(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機(ji)(ji)硅材料在汽車(che)零(ling)部件方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)用量(liang),可以(yi)大幅度提(ti)高(gao)汽車(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽車(che)產(chan)量(liang)和單車(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽車(che)工(gong)業(ye)對硅橡(xiang)(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)汽車(che)發展,關鍵汽車(che)零(ling)部件實現(xian)自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機(ji)(ji)關公務用車(che)選(xuan)用車(che)型目錄(lu)(征求意(yi)見稿)》為自(zi)主(zhu)品牌(pai)擴大在政府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為改變目前國(guo)內政府采購(gou)以(yi)合資品牌(pai)產(chan)品為主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供(gong)了保障。促(cu)進(jin)自(zi)主(zhu)品牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽車(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽車(che)膠的(de)(de)(de)應用提(ti)供(gong)有力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠在汽車(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)石油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有機硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面取得突破,有機硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術(shu)在2005年前被幾家(jia)跨國公(gong)司(si)壟斷(duan),但目(mu)前我國已發展成(cheng)為全球有機硅(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這(zhe)2個方(fang)面原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開(kai)始低于石油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代石油(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有機硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他有機硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。