硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)和氧(yang)原子交(jiao)替(ti)構成,硅(gui)原子上(shang)通(tong)(tong)常連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要(yao)由含甲基(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)引入可提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫性(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引入則可提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油(you)性(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)能良好(hao),一般在-55℃下仍(reng)能工作。引入苯基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能也很突(tu)出(chu),在180℃下可長(chang)期工作,稍高于200℃也能承受數周或(huo)更長(chang)時(shi)間仍(reng)有彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透(tou)過率在合成聚合物(wu)中是(shi)較高的(de)(de)。此(ci)(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)特(te)性(xing)(xing),因此(ci)(ci)在醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品(pin)種
硅(gui)橡(xiang)膠分類的方法很多(duo),通(tong)常(chang)按固化
前的形態分(fen)(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體(ti)的不同(tong),可分(fen)(fen)為甲(jia)基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性(xing)能和用(yong)途的不同(tong)又可分(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)以三(san)氯化(hua)(hua)鐵(tie)為催化(hua)(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用高比表面積的(de)(de)氣(qi)相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性(xing)能(neng)躍升到(dao)(dao)實用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合成開始生(sheng)(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化(hua)(hua)研(yan)究始于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究所和(he)企業陸續開發出(chu)各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產能(neng)力為135千噸(dun),其(qi)中高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是指(zhi)聚(ju)硅(gui)(gui)氧烷(wan)變成彈(dan)性(xing)體的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主要以高(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao),混入(ru)(ru)補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)性(xing)體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強主要是各種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有(you)時(shi)為了降低成本(ben)或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)特(te)殊的(de)(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)入(ru)(ru)相應的(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各種(zhong)(zhong)有(you)機過(guo)氧化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如(ru)圖所示。一次硫化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進行高分(fen)(fen)子鏈的(de)(de)(de)交(jiao)(jiao)聯反應;二次硫化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進行補充(chong)交(jiao)(jiao)聯、驅(qu)除硫化劑分(fen)(fen)解產物和其他(ta)揮發性化合(he)物以穩(wen)定硫化膠(jiao)的(de)(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)(de)設備有(you)開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏(nie)合(he)機及(ji)真(zhen)空密(mi)煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)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(yi)半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫外線等十(shi)分穩定,在(zai)不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)(ju)有中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人體(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)(ju)(ju)有抗凝(ning)血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作為(wei)(wei)醫用(yong)材(cai)料(liao)。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和(he)(he)1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)量約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)(yan)究,增加有(you)機硅(gui)材(cai)料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量,可(ke)以大(da)幅度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和(he)(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提高都將推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)家鼓(gu)勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)擴大(da)在政(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變(bian)目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采購以合(he)資品牌(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供了保(bao)障。促(cu)進自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提供有(you)力保(bao)障。預測未來3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠是重要的(de)非(fei)石油(you)(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠,約占非(fei)石油(you)(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠消費量(liang)的(de)98%。但因為(wei)石油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)大幅(fu)上漲,同(tong)(tong)時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)關鍵(jian)原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技(ji)術(shu)方面取得突破,有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)生產技(ji)術(shu)在2005年前(qian)被幾家跨(kua)國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國(guo),這(zhe)2個(ge)方面原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)價(jia)格從2011年起開始低于石油(you)(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠,僅約為(wei)大宗石油(you)(you)(you)基橡(xiang)膠的(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)合成(cheng)橡(xiang)膠,并開始大規模替代石油(you)(you)(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠。這(zhe)將極大拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)市場空間,同(tong)(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品(pin)的(de)消費。