硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)原子(zi)上通常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含(han)甲基(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)引入可(ke)(ke)(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入則可(ke)(ke)(ke)提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入苯基(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)(ke)長期工作,稍高于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數周或更長時(shi)間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過率在(zai)合成聚合物中是較高的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝(ning)血的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應(ying)用廣(guang)泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的方(fang)法很多,通常按(an)(an)固(gu)化(hua)(hua)前的形態分(fen)(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)硫化(hua)(hua)溫度分(fen)(fen)為(wei)室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)所用(yong)(yong)單體的不同(tong),可分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)(an)性能和用(yong)(yong)途的不同(tong)又可分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵為催(cui)化(hua)(hua)劑合(he)成的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比表(biao)面積的(de)(de)氣(qi)相(xiang)法白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能(neng)躍(yue)升到(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合(he)成開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有(you)美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)(hua)研究始于1957年(nian)(nian),多家(jia)研究所和企(qi)業(ye)陸續開發(fa)出各(ge)種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力(li)為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要以高分(fen)子(zi)量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補(bu)強填(tian)料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在(zai)加熱加壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)的(de)(de)補(bu)強主要是(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度(du)增(zeng)加數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)性(xing)能(neng),也加入(ru)相應的(de)(de)各(ge)種添加劑。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種有機過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法(fa)如圖所(suo)示。一次硫(liu)化的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)高(gao)分子(zi)鏈的(de)交聯反應;二次硫(liu)化的(de)目的(de)是進(jin)行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化劑分解產物和其他揮(hui)發性化合(he)物以穩定硫(liu)化膠的(de)各項性能。常用的(de)設(she)備有開放式煉(lian)膠機、捏合(he)機及真(zhen)空(kong)密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的強度(du)僅(jin)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)的一(yi)半,但在(zai)200℃以上(shang)的高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度(du),且(qie)力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等十分穩(wen)定,在(zai)不加任何添加劑(ji)(ji)的情(qing)況下,就具有(you)優(you)良的耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的低溫(wen)(wen)下,其物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化學(xue)試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)(zhong)等的耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二氧化碳等氣體(ti)(ti)的透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)不粘(zhan)連,具有(you)抗凝血作用,對(dui)肌(ji)體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)的反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適(shi)合作為(wei)(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷(xiao)分別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分別增(zeng)(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀(guan)研天下的(de)(de)新(xin)研究,增(zeng)(zeng)(zeng)加有(you)機硅(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方(fang)面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都(dou)將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實(shi)現自主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政機關(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(gao))》為自主(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大(da)在政府采購(gou)的(de)(de)市場份額,為改變(bian)目(mu)前國(guo)內政府采購(gou)以合資品(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)局(ju)面(mian)提(ti)供了保(bao)障。促(cu)進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌發展(zhan),國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)繁(fan)榮(rong)將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)供有(you)力保(bao)障。預測未來3年,我國(guo)室(shi)溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業將以年均(jun)20%增(zeng)(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術方面(mian)取(qu)得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術在(zai)2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前我國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球(qiu)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)(da)宗(zong)石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始(shi)大(da)(da)規模(mo)替代石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)拓(tuo)展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他(ta)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消費。