硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子(zi)交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上(shang)通常連有兩(liang)個有機基(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)和(he)少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引入(ru)可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入(ru)苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱(re)性(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下可長期工作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受(shou)數(shu)周或更長時間仍有彈性(xing),瞬時可耐300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)好(hao),氧氣(qi)透(tou)過率在(zai)合(he)成聚(ju)合(he)物中是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具(ju)有生理(li)惰(duo)性(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing),因(yin)此在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡膠分類的方法(fa)很多,通常按固化
前(qian)的形(xing)態分為固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫度分為室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用(yong)(yong)單(dan)體的不同(tong),可(ke)分為甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用(yong)(yong)途的不同(tong)又(you)可(ke)分為通用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫型(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國以三氯(lv)化鐵為催化劑合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian),采(cai)用高(gao)比(bi)表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能躍(yue)升到(dao)(dao)實(shi)用階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國家(jia)有美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和(he)(he)中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所和(he)(he)企(qi)業(ye)陸續開發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅氧(yang)(yang)(yang)烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要(yao)以高(gao)分子量的(de)(de)聚甲基乙(yi)烯基硅氧(yang)(yang)(yang)烷為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混(hun)入補(bu)強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強主要(yao)是各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)數(shu)十倍(bei)。有(you)時(shi)為了降(jiang)低(di)成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)(xing)能(neng)(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng),也(ye)加(jia)(jia)入相應(ying)的(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)有(you)機過(guo)(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫化的目的是進(jin)行高分子鏈的交聯(lian)(lian)反應;二次硫化的目的是進(jin)行補充交聯(lian)(lian)、驅除硫化劑分解產物和其他(ta)揮發(fa)性(xing)(xing)化合物以(yi)穩定硫化膠的各項性(xing)(xing)能。常用的設(she)備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其(qi)(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫(zi)外線等(deng)十分穩定(ding),在不加任(ren)何(he)添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,就具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其(qi)(qi)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及(ji)化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別適合作為醫用(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡(xiang)膠(jiao)的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增加(jia)有(you)機硅材(cai)料(liao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方(fang)面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅度(du)提(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將推(tui)動(dong)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品牌擴大在政府采購的(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內政府采購以(yi)合資品牌產品為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保障。促進自(zi)(zi)主(zhu)品牌發(fa)展,國(guo)產汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)供有(you)力保障。預測未來3年(nian),我(wo)國(guo)室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業將以(yi)年(nian)均(jun)20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上漲,同時我(wo)國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技(ji)術(shu)方面取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技(ji)術(shu)在2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但目(mu)前(qian)我(wo)國已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國,這2個方面原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起開(kai)始低于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模(mo)替代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)市場空(kong)間,同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。