硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)(yuan)子(zi)交(jiao)替(ti)構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)上(shang)通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯基(ji)(ji)的(de)引(yin)(yin)入可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐高(gao)(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)(yin)入則(ze)可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐溫及(ji)耐油(you)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)(neng)工作。引(yin)(yin)入苯基(ji)(ji)后,可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期(qi)工作,稍高(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數(shu)周或更(geng)長時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可耐300℃以(yi)上(shang)的(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)(zai)合成聚(ju)合物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠分類的(de)方法(fa)很多,通(tong)常(chang)按(an)固化前(qian)的(de)形(xing)態分為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化溫度分為室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單(dan)體(ti)的(de)不同(tong)(tong),可(ke)分為甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)性(xing)能和(he)用途的(de)不同(tong)(tong)又(you)可(ke)分為通(tong)用型(xing)(xing)、超耐低溫型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期是(shi)由美(mei)國(guo)以(yi)三氯化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合成的。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年,采用高比(bi)表面積的氣(qi)相法白(bai)炭(tan)黑補(bu)強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能躍(yue)升到(dao)實用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯硅(gui)烷合成開始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業化(hua)(hua)研究(jiu)(jiu)始于1957年,多(duo)家研究(jiu)(jiu)所和(he)(he)企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力(li)為135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)(xing)的。它主要(yao)以高分子量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao),混入補(bu)強填(tian)料、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的補(bu)強主要(yao)是(shi)(shi)各種(zhong)類型(xing)(xing)的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的強度增(zeng)加數十倍。有時(shi)為了(le)降低成(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的性(xing)(xing)能(neng),也加入相應(ying)的各種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種(zhong)有機過(guo)氧化(hua)物或加成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方(fang)法如圖(tu)所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是(shi)進行高分(fen)子鏈的交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的目的是(shi)進行補(bu)充(chong)交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解(jie)產物和(he)其他揮(hui)發性化(hua)合物以穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的各(ge)項性能(neng)。常用的設備有開(kai)放(fang)式煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達(da)-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)優異。這(zhe)對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐候性(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩定,在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具有(you)優良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其(qi)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)優于(yu)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)學(xue)試(shi)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)透過性(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具有(you)抗凝血作用(yong),對肌(ji)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別適合作為醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用(yong)量(liang)
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用量約達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增加有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)(de)用量,可以(yi)大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)用量水平的(de)(de)(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對(dui)硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨(dang)政(zheng)機關(guan)公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目錄(lu)(征(zheng)求(qiu)意(yi)見(jian)稿(gao))》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)擴大在政(zheng)府(fu)采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府(fu)采購(gou)以(yi)合資品牌(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提供(gong)了保障。促(cu)進自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用提供(gong)有力(li)保障。預(yu)測(ce)未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同(tong)時我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術方面(mian)取得(de)突破,有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術在(zai)2005年前被幾家(jia)跨(kua)國公司壟斷,但目前我國已發(fa)展成為(wei)全球有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開(kai)始低于石(shi)油(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓(tuo)展有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)消費。