硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子(zi)交(jiao)替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含(han)甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫性(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐溫及耐油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低(di)溫性(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐熱(re)性(xing)能(neng)也(ye)(ye)很突(tu)出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)(ye)能(neng)承受(shou)數周或更長時間(jian)仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中是較(jiao)高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此在(zai)(zai)醫(yi)用領(ling)域應用廣泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅橡(xiang)膠(jiao)分類的方法很多,通(tong)常按固化
前的(de)形態分為(wei)(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按硫(liu)化溫(wen)度(du)分為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按所用(yong)(yong)(yong)單體的(de)不同,可分為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按性能和用(yong)(yong)(yong)途的(de)不同又可分為(wei)(wei)通(tong)用(yong)(yong)(yong)型(xing)、超耐低(di)溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用(yong)(yong)(yong)型(xing)等等。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是(shi)由美國(guo)以(yi)三氯化鐵為(wei)催(cui)化劑合成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠產品問世。1948年,采用(yong)高比表面積的(de)(de)(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)性能躍升到實用(yong)階段(duan),奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產技術的(de)(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄(e)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)膠的(de)(de)(de)工業(ye)化研究始于1957年,多家研究所和(he)企業(ye)陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。到2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠生產能力為(wei)135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高溫膠100千噸(dun)。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅氧(yang)(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)是經過(guo)高(gao)(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高(gao)(gao)分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)(bu)強填(tian)料(liao)、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)(bu)強主要(yao)是各(ge)種(zhong)類(lei)型的(de)(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)(jia)入相應的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)有(you)機過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示(shi)。一次(ci)硫(liu)(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二次(ci)硫(liu)(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補(bu)充交聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)(liu)化劑分解產物(wu)和其他揮發(fa)性化合物(wu)以穩定硫(liu)(liu)(liu)化膠的(de)(de)各項性能(neng)。常(chang)用的(de)(de)設(she)備(bei)有開(kai)放式煉膠機(ji)、捏(nie)合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)(du)僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以上(shang)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一定的(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻(bo)璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般為-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)意義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外(wai)線(xian)等(deng)十分穩定,在(zai)(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優良的(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及(ji)化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體(ti)組織不粘連,具有(you)抗(kang)凝(ning)血作(zuo)用,對肌體(ti)組織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別(bie)適合作(zuo)為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)車(che)產銷分(fen)別達到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度提高汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)安(an)全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)產量(liang)和單(dan)車(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)工(gong)業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵(li)自主品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)零部(bu)件(jian)實現自主化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型目錄(lu)(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)自主品(pin)(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國內政(zheng)府采(cai)購(gou)以合資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為(wei)主的(de)(de)局面提供了保障。促(cu)進自主品(pin)(pin)牌(pai)發展,國產汽(qi)(qi)車(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)提供有(you)力保障。預測未來3年(nian)(nian),我國室溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)非(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我(wo)國(guo)在(zai)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)硅單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技(ji)術方(fang)面(mian)取得突破,有機(ji)(ji)硅單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技(ji)術在(zai)2005年前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我(wo)國(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有機(ji)(ji)硅單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)原(yuan)因(yin)使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)價格從2011年起(qi)開(kai)始(shi)低于(yu)石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始(shi)大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)極(ji)大(da)(da)拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅產(chan)業的(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶(dai)動(dong)硅油(you)(you)、硅烷偶(ou)聯劑和硅樹脂等其他有機(ji)(ji)硅產(chan)品(pin)的(de)消費。