硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅和(he)氧(yang)(yang)原子(zi)(zi)交替構成,硅原子(zi)(zi)上(shang)通常連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅氧(yang)(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)提高硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐高、低溫性(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入則可(ke)提高硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫性(xing)(xing)能良好,一般(ban)在-55℃下仍能工(gong)作。引入苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)能也(ye)很突出,在180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍高于200℃也(ye)能承受數周(zhou)或更長時間仍有彈性(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高溫。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)(yang)氣透過率在合成聚合物中是較高的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不(bu)會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因(yin)此(ci)在醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的方法很多,通(tong)常按固化(hua)(hua)(hua)前的形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)(wen)硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)(wen)硫化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)單(dan)體(ti)的不同(tong),可分(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和(he)用(yong)途的不同(tong)又可分(fen)為(wei)通(tong)用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)(wen)(wen)(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)(wen)(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)(guo)以三(san)氯(lv)化鐵為催(cui)化劑合成的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世(shi)。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比表面(mian)積(ji)的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實(shi)用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產技術的(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二(er)甲(jia)基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷(wan)合成開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工(gong)業(ye)化研(yan)究始于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究所和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產能力(li)為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡膠是(shi)指聚(ju)硅氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性體(ti)的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)。它(ta)主要(yao)以(yi)高分子量(liang)的(de)聚(ju)甲基乙(yi)烯基硅氧烷(wan)為生膠,混入(ru)補(bu)強填料、硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體(ti)。硅橡膠的(de)補(bu)強主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)白(bai)炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)強度(du)增加(jia)數(shu)十倍(bei)。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本或改(gai)善膠料性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)(zhong)特殊(shu)的(de)性能,也加(jia)入(ru)相應的(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機過氧化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)(cheng)反(fan)應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫化的(de)目(mu)的(de)是進行(xing)高分(fen)子鏈的(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫化的(de)目(mu)的(de)是進行(xing)補充交聯(lian)、驅(qu)除(chu)硫化劑分(fen)解產物和其(qi)他(ta)揮(hui)發性化合(he)物以(yi)穩定硫化膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設(she)備(bei)有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真(zhen)空密煉機。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分(fen)穩(wen)定(ding),在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)情(qing)況下,就具有優良的(de)(de)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好(hao)。(5)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體組(zu)織不粘連,具有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌(ji)體組(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別適(shi)合(he)作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)車(che)(che)工業協會(hui)統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分(fen)別達到(dao)1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同(tong)比分(fen)別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工業硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)(zeng)加有機(ji)硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)提(ti)(ti)高都(dou)將(jiang)(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)工業對硅(gui)(gui)橡膠需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發展,關鍵(jian)汽(qi)車(che)(che)零部件實現自(zi)主化,《2012年度黨政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求意見稿)》為自(zi)主品牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)市場份(fen)額,為改變目(mu)前(qian)國(guo)內政(zheng)府采購以合(he)資品牌(pai)產(chan)(chan)品為主的(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供(gong)(gong)了保障。促進自(zi)主品牌(pai)發展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供(gong)(gong)有力保障。預(yu)測未來3年,我國(guo)室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)行(xing)業將(jiang)(jiang)以年均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)石油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產(chan)(chan)技術方面取得突(tu)破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產(chan)(chan)技術在(zai)2005年前(qian)(qian)被幾(ji)家跨國公司壟斷,但目前(qian)(qian)我國已發展成為(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)第1大(da)國,這2個方面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開(kai)始低于石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)宗(zong)石油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)規模(mo)替代(dai)石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)市場(chang)空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他(ta)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)消費(fei)。