硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)原子上通(tong)常連(lian)有兩(liang)個有機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低溫性能(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入(ru)則(ze)可(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫及(ji)耐油性能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫性能(neng)良(liang)好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)作。引(yin)(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱性能(neng)也很突(tu)出,在180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長(chang)時(shi)間仍有彈性,瞬時(shi)可(ke)耐300℃以上的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性好,氧氣透過率在合成聚合物中是較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理(li)惰性、不會(hui)導(dao)致(zhi)凝血的(de)(de)突(tu)出特性,因(yin)此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠分類的(de)(de)方法很(hen)多(duo),通常按(an)固(gu)化前的(de)(de)形態分為(wei)(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)硫化溫度(du)分為(wei)(wei)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按(an)所用單(dan)體(ti)的(de)(de)不同,可分為(wei)(wei)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按(an)性能和用途的(de)(de)不同又可分為(wei)(wei)通用型(xing)、超耐(nai)低溫型(xing)、超耐(nai)高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)以三(san)氯(lv)化(hua)鐵為(wei)(wei)催化(hua)劑合成的(de)(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)產品問(wen)世。1948年(nian)(nian),采用(yong)高比表(biao)面積(ji)的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)性能躍升到(dao)實(shi)用(yong)階段(duan),奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)工業化(hua)研究始于1957年(nian)(nian),多家(jia)研究所和企(qi)業陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)產能力為(wei)(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是指聚(ju)硅(gui)氧烷變成彈(dan)(dan)性體(ti)的(de)(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)氧烷為生膠,混入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈(dan)(dan)性體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各(ge)(ge)種類(lei)型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有(you)時為了降低(di)成本或(huo)改善膠料性能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各(ge)(ge)種特(te)殊(shu)的(de)(de)性能(neng),也加(jia)(jia)入(ru)相(xiang)應的(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種有(you)機過氧化(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成反(fan)應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高(gao)分子(zi)鏈的(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解產物和(he)其他揮發性(xing)化(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)各項(xiang)性(xing)能。常用的(de)設備有開放(fang)式(shi)煉(lian)膠機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及真空密煉(lian)機(ji)(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是高溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)(zai)(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持(chi)一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及紫(zi)外(wai)線等十分穩定(ding)(ding),在(zai)(zai)(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)(you)(you)優(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人(ren)體(ti)組織(zhi)不粘(zhan)連,具有(you)(you)(you)抗(kang)凝(ning)血作用(yong)(yong),對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適(shi)合(he)作為醫用(yong)(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用量(liang)
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)(he)1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分別增(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)零部(bu)件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大(da)(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)產量(liang)(liang)和(he)(he)單車(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)高都(dou)將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)工業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發(fa)展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)零部(bu)件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)(yong)車(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)型目(mu)錄(征求意見(jian)稿(gao))》為自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)(da)在政府(fu)(fu)采(cai)(cai)購的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為改變(bian)目(mu)前國(guo)(guo)(guo)內政府(fu)(fu)采(cai)(cai)購以(yi)合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供了保(bao)障(zhang)。促(cu)進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障(zhang)。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅橡膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非(fei)石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡膠(jiao)(jiao),約(yue)占非(fei)石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石油(you)(you)(you)價格的(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同(tong)時(shi)我(wo)國在硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機(ji)硅單(dan)(dan)體的(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術方面取得(de)突破,有(you)機(ji)硅單(dan)(dan)體的(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術在2005年前被(bei)幾家跨(kua)國公司(si)壟斷,但目前我(wo)國已發展成為(wei)全球有(you)機(ji)硅單(dan)(dan)體第1大(da)國,這2個方面原因使(shi)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開(kai)始低(di)于石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)宗(zong)石油(you)(you)(you)基(ji)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)成橡膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規模替代石油(you)(you)(you)基(ji)合(he)(he)成橡膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有(you)機(ji)硅產(chan)業的(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶(dai)動硅油(you)(you)(you)、硅烷偶(ou)聯劑和硅樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)硅產(chan)品的(de)(de)消費。