硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠主(zhu)要由含甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫性(xing)能,三(san)氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠耐(nai)低溫性(xing)能良(liang)好,一(yi)般在-55℃下仍能工(gong)作。引入苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能也很突出(chu),在180℃下可(ke)(ke)長(chang)期(qi)工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能承受數周或更(geng)長(chang)時間仍有(you)彈(dan)性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過(guo)率在合(he)成聚合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠還(huan)具有(you)生(sheng)理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing),因此在醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分(fen)類(lei)的方法很多,通常按固化
前的(de)形態分(fen)為固體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)分(fen)為室溫(wen)(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)(yong)單(dan)體的(de)不同,可(ke)分(fen)為甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和用(yong)(yong)途的(de)不同又可(ke)分(fen)為通用(yong)(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)(wen)(wen)(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)(wen)(wen)(wen)型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等等。
發(fa)展(zhan)史(shi)
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)早期是由美國以(yi)三(san)氯化鐵為(wei)催化劑合成的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高(gao)比(bi)表面積(ji)的(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)研(yan)(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用(yong)階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生產(chan)(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成開始(shi)生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)國家(jia)有美國。俄(e)羅(luo)斯(si)、德國、日本、韓國和中(zhong)(zhong)國等。中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)工業化研(yan)(yan)究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian)(nian),多家(jia)研(yan)(yan)究(jiu)所和企業陸續(xu)開發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)(zhong)國硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生產(chan)(chan)能(neng)力(li)為(wei)135千噸,其中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是指聚硅氧烷(wan)變成彈性(xing)體的過程(cheng)是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成型的。它主要以(yi)高分子量的聚甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅氧烷(wan)為生膠(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈性(xing)體。硅橡膠(jiao)的補強(qiang)(qiang)主要是各種(zhong)類型的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的強(qiang)(qiang)度增(zeng)加(jia)數十(shi)倍。有時(shi)為了降低成本或(huo)改善膠(jiao)料性(xing)能及賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的性(xing)能,也加(jia)入相應的各種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成反(fan)應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所示。一(yi)次硫(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反(fan)應;二次硫(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)(liu)化劑分解產物(wu)(wu)和其他揮發(fa)性化合物(wu)(wu)以穩定硫(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合機及真空(kong)密(mi)煉機。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫環(huan)境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫度(du)一般(ban)為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異(yi)。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)十分穩定(ding)(ding),在(zai)不加任何添加劑的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有優良(liang)的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)(de)低溫下(xia)(xia),其物(wu)理機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳(tan)等(deng)氣體的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體組織不粘連(lian),具有抗凝血作用,對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適合作為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產銷分別達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀(guan)研(yan)天(tian)下的(de)(de)新研(yan)究,增加有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅(fu)度提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)安全性(xing)能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產量(liang)和單(dan)車(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工(gong)(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵自主品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件實現自主化,《2012年度黨政機關(guan)公(gong)務(wu)用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)(wei)自主品牌擴(kuo)大在(zai)政府采購(gou)的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)內(nei)政府采購(gou)以合資品牌產品為(wei)(wei)主的(de)(de)局(ju)面(mian)提供了保(bao)障。促(cu)進自主品牌發(fa)展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供有(you)力(li)保(bao)障。預(yu)測未來3年,我(wo)國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)行業(ye)將(jiang)以年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我(wo)國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技術方面取(qu)得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前我(wo)國(guo)(guo)已發展成(cheng)為全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)(da)(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個(ge)方面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始低于石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大(da)(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)(da)規模替(ti)代石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)(da)拓(tuo)展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。