硅橡膠是指主(zhu)(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子交(jiao)替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有(you)兩(liang)個有(you)機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)(zhu)要(yao)由含甲基(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及(ji)(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出,在180℃下可(ke)長(chang)期(qi)工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數(shu)周或更長(chang)時間(jian)仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過(guo)率在合成(cheng)(cheng)聚(ju)合物中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此在醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分類(lei)的(de)(de)方法很多(duo),通常按(an)(an)固(gu)化(hua)前的(de)(de)形(xing)態(tai)分為固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)度分為室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所(suo)用(yong)(yong)單體的(de)(de)不(bu)同(tong)(tong),可分為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)(an)性能(neng)和用(yong)(yong)途的(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)又(you)可分為通用(yong)(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)(lv)化鐵為催化劑(ji)合成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采(cai)用(yong)(yong)高(gao)比(bi)表面積的(de)(de)(de)(de)氣(qi)相法白炭黑(hei)補(bu)強的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)性能躍升到(dao)實(shi)用(yong)(yong)階段,奠(dian)定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和(he)(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)工業化研(yan)究始于(yu)1957年(nian),多家研(yan)究所和(he)(he)企業陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)
高溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧烷變成彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)成型的(de)。它主要(yao)以(yi)高分子量的(de)聚(ju)甲基乙烯(xi)基硅氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入補強填料(liao)、硫化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補強主要(yao)是(shi)各種類型的(de)白炭黑,可使(shi)硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍。有時為了降低(di)成本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及賦予硫化(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊的(de)性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)各種添加(jia)劑。硫化(hua)劑是(shi)各種有機過(guo)氧化(hua)物或(huo)加(jia)成反應催(cui)化(hua)劑。
加工(gong)成型(xing)方(fang)法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)(jin)行高(gao)分子鏈的(de)(de)交聯反(fan)應;二次硫化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)(jin)行補充交聯、驅除(chu)硫化(hua)劑分解產(chan)物和(he)其他揮(hui)發性(xing)化(hua)合物以穩(wen)定硫化(hua)膠的(de)(de)各(ge)項(xiang)性(xing)能。常用的(de)(de)設(she)備(bei)有開放(fang)式煉膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及(ji)真空(kong)密煉機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面(mian)硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)(you)優(you)(you)(you)良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優(you)(you)(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)(qi)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學(xue)試(shi)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝(ning)血作用(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作為醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的(de)用量(liang)
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分(fen)別達到1927.18萬(wan)(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)(wan)輛(liang),同(tong)比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的用量約達2.0萬(wan)(wan)t。根(gen)據觀研天下的新研究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方面的用量,可(ke)以(yi)大幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)用量水平的提高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求的增(zeng)加。國家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實(shi)現(xian)自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機關公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目錄(lu)(征(zheng)求意見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大在政(zheng)府(fu)采購(gou)的市場份額,為改(gai)變目前國內政(zheng)府(fu)采購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為主(zhu)的局面提供(gong)了保(bao)(bao)障。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發展,國產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的繁榮(rong)將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的應用提供(gong)有(you)力保(bao)(bao)障。預測未來(lai)3年(nian),我國室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)油價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同(tong)時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術方(fang)面取得突破,有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術在2005年前(qian)被(bei)幾家(jia)跨國(guo)公司壟(long)斷,但(dan)目前(qian)我國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo),這2個(ge)方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起(qi)開(kai)始(shi)低于石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大宗石(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)大規(gui)模替代石(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大拓展有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空(kong)間(jian),同(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等其(qi)他有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費。