硅橡膠是指(zhi)主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上通常連有兩個有機基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和(he)少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油(you)性能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)良(liang)好,一(yi)般(ban)在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性能(neng)(neng)(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍(shao)高(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)(neng)承受數周或更長時(shi)間(jian)仍有彈性,瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性好,氧氣(qi)透過率在(zai)合成聚合物(wu)中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有生理惰性、不會導(dao)致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出特(te)性,因(yin)此(ci)在(zai)醫(yi)用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主(zhu)要品(pin)種(zhong)
硅橡膠分(fen)類的(de)方(fang)法很多,通常按固(gu)化
前的形態分為(wei)固(gu)體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠和(he)(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠;按(an)硫(liu)化溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體(ti)的不(bu)同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠等;按(an)性能和(he)(he)用(yong)途的不(bu)同又可(ke)分為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美(mei)國(guo)以(yi)三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian),采(cai)用高比表面積的(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)實用階(jie)段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯(lv)硅(gui)烷合成開(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian),多家(jia)研究(jiu)所和企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠
高(gao)(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性體的(de)(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要以高(gao)(gao)分(fen)子量的(de)(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)氧烷(wan)為(wei)生(sheng)膠,混入(ru)(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體。硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)白炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十倍。有時為(wei)了(le)降低成(cheng)(cheng)本(ben)或改(gai)善膠料性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種特(te)殊(shu)的(de)(de)性能,也加(jia)入(ru)(ru)相(xiang)應的(de)(de)各(ge)種添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種有機過(guo)氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分子鏈的(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充(chong)交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發性化(hua)合物(wu)以穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設備有開(kai)放式煉(lian)(lian)膠機、捏合機及真空(kong)密煉(lian)(lian)機。
主要(yao)性能(neng)
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等十分穩定,在(zai)不加(jia)任(ren)何添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就具有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人(ren)體組織不粘(zhan)連,具有(you)抗凝血(xue)作用,對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)(chang)少(shao)。特(te)別適合(he)作為醫用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)車(che)(che)(che)工業協會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工業硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方(fang)面的(de)(de)用(yong)(yong)量,可(ke)以大(da)幅度提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動汽(qi)車(che)(che)(che)工業對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現自主(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機(ji)關公(gong)務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)(wei)自主(zhu)品(pin)牌擴大(da)在(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)(wei)(wei)改變目前(qian)國內(nei)政(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)局(ju)面提(ti)(ti)供了(le)保障。促進自主(zhu)品(pin)牌發(fa)展,國產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)(ti)供有力保障。預(yu)測未來(lai)3年,我(wo)國室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業將以年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡膠是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡膠,約(yue)占非石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡膠消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)大幅上漲(zhang),同(tong)時(shi)我國在(zai)硅(gui)橡膠的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術(shu)方面取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術(shu)在(zai)2005年前(qian)被幾(ji)家跨國公(gong)司壟斷(duan),但(dan)目前(qian)我國已發展(zhan)成為(wei)全球(qiu)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體第1大國,這(zhe)2個方面原因(yin)使硅(gui)橡膠的(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡膠,僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)橡膠的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)成橡膠,并開始大規模替代石(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡膠。這(zhe)將極大拓(tuo)展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)市場(chang)空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。