硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)和氧原子交替構成,硅(gui)原子上(shang)(shang)通常(chang)連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠主要由含甲基(ji)(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節(jie)組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐溫(wen)(wen)及耐油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠耐低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一(yi)般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也很突出(chu),在(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐300℃以上(shang)(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過(guo)率在(zai)(zai)合(he)成聚合(he)物(wu)中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠還具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法很多,通常按固化
前(qian)的(de)形(xing)態(tai)分為(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用單體(ti)(ti)的(de)不同,可(ke)分為(wei)甲(jia)(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按性能和用途的(de)不同又(you)可(ke)分為(wei)通(tong)用型、超耐(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)高溫(wen)型、高強力型、耐(nai)油型、醫(yi)用型等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為(wei)(wei)催化(hua)劑合(he)成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品(pin)問(wen)世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比表(biao)面積(ji)的氣相法(fa)白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能躍升到實用(yong)階(jie)段(duan),奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的基(ji)礎(chu)。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家有(you)美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本(ben)、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業化(hua)研究始(shi)于1957年(nian),多家研究所(suo)和企(qi)業陸(lu)續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為(wei)(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)(zhong)高溫(wen)膠(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧烷變(bian)成(cheng)彈性體的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它(ta)主(zhu)(zhu)要(yao)以高分(fen)子(zi)量的(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)補強主(zhu)(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度(du)增加(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了降(jiang)低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)性能,也加(jia)入相應的(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有機(ji)過氧化(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方(fang)法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行高分子(zi)鏈的(de)交聯反應;二次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行補充交聯、驅除硫化(hua)劑分解(jie)產物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的(de)各項性能(neng)。常用的(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真(zhen)空密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)僅是天然(ran)橡(xiang)膠或(huo)某些合成(cheng)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達(da)-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)(yi)。這對航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩定,在(zai)(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠具有(you)優(you)(you)異(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物理(li)(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)膠差,但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通用橡(xiang)膠。(6)耐(nai)(nai)油及化學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)膠具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠對空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)膠高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠無毒,無味,無嗅,與人體組織不粘連,具有(you)抗凝血作用,對肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)(te)別(bie)適合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的(de)用量
據中國汽車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計(ji),2012年,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比(bi)分別增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量約達(da)2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增加有(you)機(ji)硅(gui)(gui)材料在汽車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)(de)用(yong)量,可以(yi)大(da)幅度(du)提高(gao)汽車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性(xing)能,因此,汽車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)提高(gao)都將(jiang)推(tui)動(dong)汽車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)增加。國家(jia)鼓勵(li)自主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自主化(hua),《2012年度(du)黨(dang)政(zheng)機(ji)關公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿(gao))》為(wei)(wei)自主品(pin)牌(pai)擴大(da)在政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國內政(zheng)府采購(gou)以(yi)合資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為(wei)(wei)主的(de)(de)局面(mian)提供了保(bao)障。促進自主品(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國產(chan)(chan)汽車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供有(you)力保(bao)障。預測未來3年,我國室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠是重要的(de)(de)非石油(you)基合成橡(xiang)膠,約(yue)占非石油(you)基合成橡(xiang)膠消費(fei)量的(de)(de)98%。但(dan)因為石油(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時(shi)(shi)我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技術(shu)方(fang)面(mian)(mian)取(qu)得(de)突破(po),有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技術(shu)在2005年前(qian)被幾(ji)家跨國(guo)公司壟斷(duan),但(dan)目前(qian)我(wo)國(guo)已發(fa)展成為全球有(you)機硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第(di)1大(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于石油(you)基合成橡(xiang)膠,僅約(yue)為大(da)(da)宗石油(you)基橡(xiang)膠的(de)(de)80%~90%,成為廉(lian)價(jia)的(de)(de)合成橡(xiang)膠,并(bing)開始大(da)(da)規模替(ti)代石油(you)基合成橡(xiang)膠。這(zhe)將極(ji)大(da)(da)拓(tuo)展有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)市場空間,同時(shi)(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費(fei)。