硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅和(he)氧(yang)原子(zi)交替(ti)構成,硅原子(zi)上通常連有兩個有機基團(tuan)的(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要(yao)由含甲(jia)基和(he)少量乙烯基的(de)硅氧(yang)鏈(lian)節組(zu)成。苯基的(de)引(yin)(yin)入可(ke)提高(gao)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟(fu)丙基及氰(qing)基的(de)引(yin)(yin)入則(ze)可(ke)提高(gao)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能工(gong)作。引(yin)(yin)入苯基后,可(ke)達-73℃。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也(ye)很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也(ye)能承受(shou)數周(zhou)或更長時間仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫(wen)。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)(qi)透(tou)過率(lv)在(zai)合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)的(de)。此外,硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用領(ling)域應用廣(guang)泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)類的方法很多(duo),通常按固(gu)化前的形(xing)態分(fen)為(wei)(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所(suo)用單(dan)體(ti)的不(bu)同(tong),可分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和用途的不(bu)同(tong)又可分(fen)為(wei)(wei)通用型(xing)(xing)、超耐低(di)溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)以(yi)三(san)氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品(pin)問世(shi)。1948年(nian),采用高比表面積的氣相法白(bai)炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性(xing)能躍(yue)升到(dao)實用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)技術的基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開始生產(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯(si)、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業化(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和企業陸(lu)續開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)能力為135千噸,其中(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成彈性體的(de)(de)過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為生(sheng)膠,混入補強(qiang)(qiang)填料(liao)、硫化(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫化(hua)(hua)成彈性體。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)補強(qiang)(qiang)主要(yao)是(shi)(shi)各種類型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有時為了降低成本或(huo)改善(shan)膠料(liao)性能及賦予(yu)硫化(hua)(hua)膠各種特殊的(de)(de)性能,也加(jia)(jia)入相應(ying)(ying)的(de)(de)各種添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成反(fan)應(ying)(ying)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高分(fen)子鏈的(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充交聯、驅除(chu)硫(liu)化(hua)劑(ji)分(fen)解產物和其他揮發性(xing)化(hua)合物以穩(wen)定(ding)硫(liu)化(hua)膠的(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及真空(kong)密(mi)煉(lian)機(ji)。
主(zhu)要(yao)性能(neng)
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩定(ding)(ding),在(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織(zhi)(zhi)不(bu)粘連(lian),具有(you)(you)抗(kang)凝血作(zuo)用,對(dui)(dui)肌體(ti)組織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作(zuo)為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠(jiao)的(de)用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)工業協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)長(chang)(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)用量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)用量(liang)(liang),可以(yi)大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)的(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)產量(liang)(liang)和單車(che)用量(liang)(liang)水平的(de)提(ti)高都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)工業對硅橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)零部件(jian)實(shi)現自(zi)主化(hua),《2012年(nian)度黨(dang)政機(ji)關(guan)公務用車(che)選用車(che)型目錄(征求意見稿)》為自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)擴大(da)在(zai)政府采購的(de)市場份額,為改變目前(qian)國(guo)內政府采購以(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為主的(de)局面(mian)提(ti)供了保障(zhang)。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)發展,國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)業的(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用提(ti)供有力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)室(shi)溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)行業將以(yi)年(nian)均(jun)20%增(zeng)長(chang)(chang)。
此(ci)外(wai),硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)98%。但因為石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)大(da)(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我國在(zai)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)(you)(you)(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)的(de)生產(chan)(chan)技術(shu)方面(mian)取(qu)得(de)突破,有(you)(you)(you)(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)的(de)生產(chan)(chan)技術(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾家(jia)跨國公司壟斷,但目前我國已(yi)發(fa)展成(cheng)為全球有(you)(you)(you)(you)機硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)(ti)第1大(da)(da)國,這2個(ge)方面(mian)原(yuan)因使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年(nian)起(qi)開始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉價的(de)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)(da)拓展有(you)(you)(you)(you)機硅(gui)產(chan)(chan)業的(de)市場空間(jian),同(tong)時(shi)將(jiang)帶動(dong)硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)樹脂等其他有(you)(you)(you)(you)機硅(gui)產(chan)(chan)品的(de)消(xiao)費。