硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和(he)(he)氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)原(yuan)子(zi)上通(tong)常(chang)連有兩個有機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠主(zhu)要(yao)由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可提高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可提高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)低溫性(xing)能良好(hao)(hao),一(yi)般在-55℃下仍能工作。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能也很(hen)突出,在180℃下可長期工作,稍高(gao)(gao)(gao)(gao)于200℃也能承受數周或更長時間仍有彈(dan)性(xing),瞬(shun)時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好(hao)(hao),氧(yang)氣透過率在合成(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠還具有生理惰性(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類(lei)的(de)方法很多(duo),通常按(an)(an)(an)固(gu)化(hua)前的(de)形態分(fen)(fen)為固(gu)體(ti)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)為室(shi)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)(an)所用單(dan)體(ti)的(de)不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)為甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅,腈硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)(an)(an)性能和用途(tu)的(de)不(bu)同(tong)又(you)可分(fen)(fen)為通用型(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵為(wei)催化劑(ji)合成的(de)。1945年(nian)(nian),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問(wen)世。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比表(biao)面積(ji)的(de)氣(qi)相(xiang)法白炭黑補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階段,奠定了(le)現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅烷(wan)合成開始生(sheng)產(chan)(chan)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)(guo)、日(ri)本(ben)、韓(han)國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化研(yan)究始于1957年(nian)(nian),多家(jia)研(yan)究所和企業陸續開發出各(ge)種硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為(wei)135千噸,其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變成彈性(xing)(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成型的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高(gao)(gao)分子量的(de)(de)(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)氧(yang)烷為(wei)生膠,混入補強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)(hua)劑等,在加熱加壓下硫化(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強(qiang)度增加數十倍。有(you)時為(wei)了(le)降低成本(ben)或改(gai)善膠料性(xing)(xing)能(neng)及(ji)賦予硫化(hua)(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也加入相應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加劑。硫化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種(zhong)有(you)機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加成反應催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖(tu)所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高分子(zi)鏈的(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充(chong)交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物和其(qi)他揮(hui)發性化(hua)(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各項(xiang)性能。常用的(de)設備(bei)有(you)開放式煉膠機、捏合(he)機及真空密(mi)煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)是(shi)高溫(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是(shi)天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)半,但(dan)(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境(jing)下,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)(yi)(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變化。(2)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)度一(yi)(yi)(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達(da)-100℃,表明(ming)其低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這(zhe)對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫外(wai)線等十分穩定(ding)(ding),在(zai)不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)下,其物(wu)(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及(ji)化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人體組織(zhi)不粘連,具有(you)抗凝血作用,對肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)(te)別適合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)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)增長(chang)(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研天下的(de)新研究,增加有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大(da)幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)提高都將(jiang)推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)增加。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵(li)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機關(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)采購的(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)(mu)前國(guo)(guo)內(nei)政(zheng)府(fu)采購以(yi)合資品(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)局面提供了保(bao)障(zhang)。促(cu)進自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)提供有力保(bao)障(zhang)。預測(ce)未(wei)來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增長(chang)(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技術方面(mian)(mian)取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技術在2005年前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷(duan),但目前我國(guo)(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)第(di)1大國(guo)(guo),這(zhe)2個方面(mian)(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從(cong)2011年起開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大規(gui)模替(ti)代(dai)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓(tuo)展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。