硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和氧原(yuan)子交替(ti)構成(cheng),硅(gui)原(yuan)子上(shang)通(tong)(tong)常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)。普通(tong)(tong)的(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則可提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油(you)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)也(ye)很突出(chu)(chu),在180℃下(xia)可長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過率在合成(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)橡膠(jiao)還具(ju)有(you)(you)生理(li)惰性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血(xue)的(de)(de)突出(chu)(chu)特(te)性(xing)(xing),因(yin)此(ci)在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)類的(de)方法很多,通(tong)常按(an)(an)固化前的(de)形態分(fen)為(wei)(wei)(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)硫化溫(wen)度分(fen)為(wei)(wei)(wei)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)所用單體(ti)(ti)的(de)不同(tong),可分(fen)為(wei)(wei)(wei)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)(an)性能和用途的(de)不同(tong)又(you)可分(fen)為(wei)(wei)(wei)通(tong)用型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)(lv)化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問(wen)世(shi)。1948年(nian),采(cai)用高比表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升到實用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)(guo)家有(you)美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日(ri)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)(jiao)的工(gong)業化研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家研(yan)究所和企(qi)業陸續開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)
高溫硫化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠是指聚(ju)硅氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過(guo)程是經(jing)過(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲(jia)基乙烯(xi)基硅氧(yang)烷為(wei)生膠,混(hun)入補強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)白(bai)炭(tan)黑(hei),可(ke)使硫化(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)增(zeng)加(jia)數(shu)十(shi)倍。有時為(wei)了(le)降低(di)成(cheng)本或改善膠料性(xing)能及賦予(yu)硫化(hua)(hua)膠各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)入相應的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)添加(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)有機(ji)過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成(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)(de)目的(de)(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)(de)交(jiao)聯(lian)反(fan)應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物(wu)(wu)和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)合(he)物(wu)(wu)以穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)各(ge)項性(xing)能(neng)。常用的(de)(de)設備(bei)有開放(fang)式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫穩定(ding)(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能保(bao)持一定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫度一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方(fang)可達-100℃,表明其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)十分穩定(ding)(ding)(ding),在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫下(xia)(xia),其物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化(hua)(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅(xiu),與人體(ti)組織不粘連,具有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適(shi)合作為醫(yi)用(yong)材(cai)料(liao)。
硅橡(xiang)膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協會(hui)統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用量約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)(de)(de)用量,可以(yi)(yi)大幅(fu)度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產量和單車(che)(che)用量水(shui)平的(de)(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度(du)黨政(zheng)(zheng)機關(guan)公務用車(che)(che)選(xuan)用車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求意見稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)(zheng)府(fu)采購(gou)的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)內政(zheng)(zheng)府(fu)采購(gou)以(yi)(yi)合(he)資品(pin)(pin)牌(pai)產品(pin)(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了(le)保障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應(ying)用提(ti)供(gong)有力保障。預(yu)測未來3年,我國(guo)(guo)室溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)油價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同時我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生產技術方面取得突破(po),有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生產技術在(zai)2005年前被幾家(jia)跨國(guo)(guo)公(gong)司壟斷,但(dan)目前我國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)為全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo)(guo),這(zhe)2個方面原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開(kai)始(shi)低于石(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)油基橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大規模替(ti)代石(shi)油基合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)(jiang)極大拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空間(jian),同時將(jiang)(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。