硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常連有兩個有機基團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由含(han)甲基和少(shao)量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成。苯基的(de)(de)引(yin)(yin)入可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基及氰基的(de)(de)引(yin)(yin)入則可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)(yin)入苯基后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)(ye)很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)長期(qi)工作(zuo),稍高(gao)于(yu)200℃也(ye)(ye)能(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長時間(jian)仍(reng)有彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)(yang)氣透(tou)過率(lv)在(zai)合(he)成聚合(he)物中(zhong)是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分(fen)類的方法很多(duo),通常按固化
前的形態分為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化(hua)(hua)溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所(suo)用單體的不同,可分為(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能(neng)和(he)用途(tu)的不同又(you)可分為(wei)通用型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國(guo)以(yi)三氯化鐵(tie)為催化劑合(he)(he)成的。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian),采(cai)用高比(bi)表面積的氣相法(fa)白(bai)炭黑補強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍升到實用階(jie)段,奠(dian)定了現(xian)代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的基(ji)礎。從二甲(jia)基(ji)二氯硅(gui)烷(wan)合(he)(he)成開始生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本(ben)、韓(han)國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業化研究始于(yu)1957年(nian),多家研究所和(he)企業陸(lu)續開發出各(ge)種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠是(shi)指聚硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的過程是(shi)經(jing)過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型的。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分子(zi)量的聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)生(sheng)膠,混入補(bu)強填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠的補(bu)強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠的強度增加數(shu)十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠料性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)膠各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的性(xing)能,也加入相應(ying)的各(ge)種(zhong)(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有機過氧(yang)化(hua)物或(huo)加成(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型(xing)方法如圖所(suo)示(shi)。一次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的目的是(shi)進行(xing)高(gao)分子(zi)鏈的交聯反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的目的是(shi)進行(xing)補充(chong)交聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物和(he)其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩(wen)定硫(liu)化(hua)(hua)膠的各項(xiang)性能。常用的設備有開放式煉膠機、捏(nie)合機及(ji)真(zhen)空(kong)密煉機。
主要性(xing)能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)高溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面(mian)硬度,且力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯變化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度一般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對航空、宇(yu)航工(gong)業(ye)的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等十分(fen)穩定(ding),在(zai)不加(jia)任何(he)添加(jia)劑(ji)的(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體組(zu)織(zhi)不粘(zhan)連,具有(you)抗(kang)凝(ning)血(xue)作用,對肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約(yue)達(da)2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研(yan)天下的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究(jiu),增加有(you)機硅(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量,可(ke)以大(da)幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性(xing)能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增加。國家(jia)鼓勵自主(zhu)品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)化,《2012年度(du)黨政機關(guan)公(gong)務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿(gao))》為(wei)自主(zhu)品牌擴大(da)在(zai)(zai)政府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前國內(nei)政府采購(gou)以合(he)資品牌產(chan)(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供(gong)了保(bao)障(zhang)。促進自主(zhu)品牌發展,國產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)供(gong)有(you)力保(bao)障(zhang)。預(yu)測(ce)未來3年,我(wo)國室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)(ye)將以年均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)價格(ge)的(de)(de)大幅上漲,同(tong)時(shi)我(wo)國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技術(shu)方(fang)面(mian)取(qu)得突破,有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技術(shu)在2005年前被幾家跨國公司壟(long)斷,但目前我(wo)國已發展成(cheng)為全(quan)球有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)單體第1大國,這(zhe)2個(ge)方(fang)面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年起開始(shi)低(di)于石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為大宗石(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始(shi)大規模替(ti)代石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓展有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶(dai)動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)樹(shu)脂等(deng)其(qi)他有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。