硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常連(lian)有兩個有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少(shao)量(liang)乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油(you)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作。引入(ru)苯基(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出,在180℃下(xia)可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受(shou)數(shu)周或更長時間仍(reng)有彈性(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率在合(he)成(cheng)聚(ju)合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)還(huan)具有生理惰(duo)性(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在醫(yi)用領域應用廣泛。
主(zhu)要品種
硅橡膠分類的(de)方法很多(duo),通常按固化
前的(de)形(xing)態分(fen)(fen)(fen)為(wei)固體(ti)(ti)硅橡(xiang)膠和液體(ti)(ti)硅橡(xiang)膠;按硫化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠,高溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠;按所用單(dan)體(ti)(ti)的(de)不同,可(ke)分(fen)(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)膠等;按性能和用途的(de)不同又(you)可(ke)分(fen)(fen)(fen)為(wei)通用型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫(yi)用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡膠早期是由美(mei)(mei)國(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催(cui)化劑合(he)成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡膠產品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡膠研制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)橡膠的(de)性能躍升到實(shi)用階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡膠生(sheng)產技術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成開(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)橡膠的(de)國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠的(de)工業化研究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian),多家(jia)研究(jiu)所(suo)和企(qi)業陸續開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡膠。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠生(sheng)產能力(li)為(wei)135千噸(dun)(dun),其中高溫膠100千噸(dun)(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)(gui)氧烷(wan)變成彈性(xing)體的(de)(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)(de)。它主要以高分子量(liang)的(de)(de)(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)氧烷(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入(ru)補(bu)強填(tian)料、硫(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)化(hua)成彈性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)補(bu)強主要是(shi)各種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度增加(jia)數十倍(bei)。有時為(wei)了降低成本或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑。硫(liu)化(hua)劑是(shi)各種(zhong)有機過(guo)氧化(hua)物或加(jia)成反應催化(hua)劑。
加工成型(xing)方法(fa)如圖(tu)所示。一(yi)次硫化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)高(gao)分(fen)子鏈的(de)交聯反應;二次硫化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)補(bu)充交聯、驅除硫化(hua)劑分(fen)解(jie)產物(wu)和其他揮發(fa)性化(hua)合物(wu)以穩定(ding)硫化(hua)膠的(de)各項(xiang)性能。常用(yong)的(de)設備有開(kai)放式煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能(neng)
(1)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)征(zheng)是(shi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些(xie)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)(biao)面硬(ying)度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃(li)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)(biao)明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等十分穩定,在(zai)不(bu)(bu)加(jia)任何(he)添加(jia)劑(ji)的(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)(zhong)等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組織不(bu)(bu)粘連(lian),具(ju)(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對肌體組織的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特(te)別(bie)適(shi)合作(zuo)為醫(yi)用(yong)(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用(yong)量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)工業協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產銷(xiao)分別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)用量約(yue)達2.0萬t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面(mian)的(de)用量,可以(yi)大幅(fu)度提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全性(xing)能(neng),因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)產量和單車(che)(che)用量水平的(de)提高(gao)都(dou)將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需(xu)求的(de)增(zeng)(zeng)加。國家鼓(gu)勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機(ji)(ji)關(guan)公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)府(fu)采購(gou)的(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目(mu)前國內政(zheng)府(fu)采購(gou)以(yi)合(he)資品(pin)(pin)(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局面(mian)提供了保障(zhang)。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)(pin)牌發(fa)展(zhan),國產汽(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)應用提供有(you)力保障(zhang)。預測未來(lai)3年,我國室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業將以(yi)年均20%增(zeng)(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同(tong)時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術方面取得突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術在2005年前被(bei)幾家跨國公司壟斷,但目前我國已發展(zhan)成為(wei)全球(qiu)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第1大(da)國,這(zhe)2個方面原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起開(kai)(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)(kai)始大(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)消費(fei)。