硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)和(he)(he)氧原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)主(zhu)要(yao)由含甲基(ji)和(he)(he)少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈(lian)節(jie)組成。苯基(ji)的(de)(de)引入可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引入則(ze)可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引入苯基(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)(ke)長期(qi)工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因(yin)此(ci)在(zai)醫用領(ling)域應(ying)用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類的方法很(hen)多,通(tong)常按固(gu)(gu)化(hua)前的形態(tai)分(fen)為(wei)固(gu)(gu)體硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用單體的不同,可分(fen)為(wei)甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和用途(tu)的不同又(you)可分(fen)為(wei)通(tong)用型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫(yi)用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠早期(qi)是由美國以三(san)氯化鐵為催化劑(ji)合成的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠產品(pin)問世。1948年,采用(yong)高比表(biao)面積的(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠研(yan)制(zhi)成功,使硅(gui)橡(xiang)膠的(de)性能躍升(sheng)到實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)膠生產技術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)烷(wan)合成開始生產硅(gui)橡(xiang)膠的(de)國家有(you)美國。俄羅(luo)斯(si)、德國、日本、韓國和(he)中國等。中國硅(gui)橡(xiang)膠的(de)工業化研(yan)究(jiu)始于1957年,多家研(yan)究(jiu)所和(he)企業陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)膠。到2003年底,中國硅(gui)橡(xiang)膠生產能力(li)為135千噸(dun),其中高溫膠100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指聚硅氧烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)過程是經過高溫(wen)(110-170℃)硫化成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補強填(tian)料、硫化劑等(deng),在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫化成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要(yao)是各(ge)種(zhong)類(lei)型的(de)(de)白(bai)炭(tan)黑(hei),可使(shi)硫化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)(jia)(jia)數(shu)十倍。有(you)(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及賦予硫化膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)性(xing)能(neng),也(ye)加(jia)(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)(jia)劑。硫化劑是各(ge)種(zhong)有(you)(you)機過氧化物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催化劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)(shi)進行(xing)高分子鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)聯反(fan)應;二次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)(shi)進行(xing)補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑(ji)分解產物和(he)其他(ta)揮發性(xing)化合(he)物以穩定硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)各項(xiang)性(xing)能。常用(yong)的(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是高溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban),但在200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變(bian)化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭(chou)氧及紫外(wai)線(xian)等(deng)十分穩定(ding),在不加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)(wu)理(li)(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與(yu)人體組織(zhi)不粘連,具有(you)(you)抗凝血作用,對(dui)(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特別(bie)適(shi)合作為醫(yi)用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增加(jia)有機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)提(ti)高(gao)都將推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡膠需(xu)求的(de)(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實現(xian)自主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨(dang)政機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)(wei)自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大在政府采購(gou)的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)(guo)內政府采購(gou)以(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障(zhang)。促(cu)進自主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌發展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有力(li)保障(zhang)。預測(ce)未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫(wen)硫化硅橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)非(fei)(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占非(fei)(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大幅上(shang)漲,同時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)方面(mian)取得(de)突破,有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)在2005年前被幾(ji)家(jia)跨國(guo)公司(si)壟(long)斷,但(dan)目前我(wo)國(guo)已(yi)發展成為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)第1大國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起開(kai)始(shi)(shi)低于石(shi)油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大宗石(shi)油(you)(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)(shi)大規模替代石(shi)油(you)(you)(you)基合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極(ji)大拓(tuo)展有(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時將(jiang)帶(dai)動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)費。