硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈(lian)由(you)(you)硅和氧(yang)原(yuan)子交替構成,硅原(yuan)子上(shang)通常連(lian)有兩個有機基(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)(you)含(han)甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅氧(yang)鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)(ke)提高硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)引入則可(ke)(ke)提高硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能良好,一(yi)般在-55℃下(xia)仍能工(gong)作(zuo)。引入苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能也(ye)很突出,在180℃下(xia)可(ke)(ke)長期(qi)工(gong)作(zuo),稍(shao)高于200℃也(ye)能承(cheng)受數周或更長時(shi)間仍有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在合(he)(he)成聚合(he)(he)物(wu)中是(shi)較(jiao)高的(de)(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致凝(ning)血的(de)(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing)(xing),因(yin)此在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡膠分(fen)類的方(fang)法很多,通常按固化
前(qian)的(de)形態分(fen)(fen)為固體硅(gui)(gui)橡膠和液體硅(gui)(gui)橡膠;按硫(liu)化(hua)溫度分(fen)(fen)為室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠,高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠;按所(suo)用單(dan)體的(de)不同,可分(fen)(fen)為甲基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡膠,甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠等;按性能和用途的(de)不同又(you)可分(fen)(fen)為通用型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高溫型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)(xing)、醫(yi)用型(xing)(xing)等等。
發展(zhan)史
硅橡膠(jiao)早期是由美國(guo)以(yi)三氯化鐵(tie)為催化劑合(he)成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年,硅橡膠(jiao)產(chan)品問世。1948年,采(cai)用高(gao)比表面(mian)積的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅橡膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)躍(yue)升到(dao)實用階段,奠定(ding)了(le)現代硅橡膠(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅烷(wan)合(he)成(cheng)開(kai)始(shi)生產(chan)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)工(gong)業化研(yan)究始(shi)于(yu)1957年,多(duo)家研(yan)究所(suo)和企(qi)業陸(lu)續開(kai)發出各(ge)種硅橡膠(jiao)。到(dao)2003年底(di),中國(guo)硅橡膠(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其中高(gao)溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧烷變成彈(dan)性(xing)(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)成型(xing)的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分(fen)子量的(de)(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧烷為生膠,混入(ru)補強填料、硫化(hua)劑(ji)(ji)等,在加熱加壓下硫化(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)補強主要(yao)是(shi)(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)(de)(de)白(bai)炭(tan)黑,可使硫化(hua)膠的(de)(de)(de)強度(du)增(zeng)加數十倍。有(you)時為了降低成本或(huo)改善膠料性(xing)(xing)能及賦予硫化(hua)膠各(ge)種特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也(ye)加入(ru)相應(ying)(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種添加劑(ji)(ji)。硫化(hua)劑(ji)(ji)是(shi)(shi)各(ge)種有(you)機過(guo)氧化(hua)物或(huo)加成反應(ying)(ying)催化(hua)劑(ji)(ji)。
加(jia)工(gong)成型方(fang)法如圖所示。一次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)交聯反(fan)應;二次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行補(bu)充(chong)交聯、驅(qu)除硫化(hua)劑分解產物和其他揮發性(xing)化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設備有開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達(da)-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異(yi)(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外(wai)線等十分穩定(ding),在(zai)不加任(ren)何(he)添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有優異(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組織不粘連,具(ju)(ju)(ju)有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作為(wei)醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的用量(liang)
據中國汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業協(xie)會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)產銷(xiao)分別(bie)(bie)達到1927.18萬(wan)輛和(he)(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)(bie)增長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下(xia)的(de)(de)新研(yan)究,增加(jia)有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以大幅度(du)提高汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)提高都將推(tui)動汽(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業對硅(gui)橡(xiang)膠需(xu)求(qiu)的(de)(de)增加(jia)。國家鼓勵自主品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自主化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政機關公(gong)務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)自主品牌(pai)擴大在(zai)政府采購(gou)的(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)改變目前國內(nei)政府采購(gou)以合資品牌(pai)產品為(wei)主的(de)(de)局面(mian)提供(gong)了保(bao)障。促進自主品牌(pai)發展,國產汽(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)(yong)提供(gong)有力保(bao)障。預測未來3年(nian),我(wo)國室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行業將以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)(de)非石油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,約(yue)占非石油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠消費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)(wei)石油(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)方面取(qu)得(de)突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾(ji)家(jia)跨國(guo)公司壟(long)斷,但目前我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo),這(zhe)2個方面原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)價格(ge)從(cong)2011年(nian)起(qi)開始(shi)低于石油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為(wei)(wei)(wei)大(da)宗石油(you)基橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠,并開始(shi)大(da)規模替代石油(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將極大(da)拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他(ta)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。