硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)和(he)氧原(yuan)子交替構成,硅(gui)原(yuan)子上通常連有(you)兩個有(you)機基團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基和(he)少量乙烯(xi)基的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成。苯(ben)基的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)能,三氟(fu)丙(bing)基及氰基的(de)(de)(de)引(yin)(yin)入則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)能。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能良(liang)好,一般(ban)在-55℃下仍(reng)能工作。引(yin)(yin)入苯(ben)基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能也很突出,在180℃下可(ke)長(chang)期(qi)工作,稍高(gao)于200℃也能承(cheng)受數周(zhou)或更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透(tou)過率在合(he)成聚合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生(sheng)理惰性(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)突出特(te)性(xing),因此(ci)在醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠分(fen)類的(de)(de)方法很(hen)多,通常按固(gu)(gu)化(hua)前的(de)(de)形(xing)態分(fen)為(wei)固(gu)(gu)體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按硫(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按所用單體的(de)(de)不同(tong)(tong),可(ke)分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等;按性(xing)能和用途的(de)(de)不同(tong)(tong)又可(ke)分(fen)為(wei)通用型(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合成的。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高(gao)(gao)比(bi)表面(mian)積的氣相(xiang)法白炭黑補強(qiang)的硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功(gong),使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能(neng)躍升到(dao)(dao)實用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯(lv)硅(gui)烷合成開(kai)始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業化研究始于1957年(nian),多家研究所(suo)和(he)企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高(gao)(gao)溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷變(bian)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要(yao)以(yi)高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)氧烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等(deng),在(zai)加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是(shi)各種類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有時為了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各種特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)入相應的(de)(de)各種添加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各種有機過氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方法如圖所示。一(yi)次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)進(jin)行高分子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解(jie)產物和(he)其(qi)他揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設(she)備有開放(fang)式煉膠機、捏合機及真空密(mi)煉機。
主要(yao)性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅(jin)是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分(fen)穩(wen)定(ding),在(zai)不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物理(li)(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物理(li)(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組織不粘連,具有(you)抗凝(ning)血作用(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別適合作為(wei)醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠(jiao)的用量
據中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分別增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的用量約達(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研天(tian)下的新研究,增加有(you)機(ji)硅(gui)(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的用量,可以大幅度提高汽(qi)車(che)(che)(che)的安全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和單(dan)車(che)(che)(che)用量水平(ping)的提高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需(xu)求的增加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主品(pin)(pin)牌的汽(qi)車(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度黨政機(ji)關公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見(jian)稿)》為(wei)(wei)自(zi)主品(pin)(pin)牌擴(kuo)大在(zai)政府采(cai)購(gou)的市場(chang)份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)(guo)內政府采(cai)購(gou)以合資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為(wei)(wei)主的局面提供了保障。促(cu)進自(zi)主品(pin)(pin)牌發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的應用提供有(you)力(li)保障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但因(yin)(yin)為(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)大幅上漲,同(tong)時我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方(fang)面(mian)(mian)取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司壟(long)斷,但目前(qian)我國已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大國,這2個方(fang)面(mian)(mian)原因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始低(di)于石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大宗石(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并(bing)開始大規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市(shi)場空間,同(tong)時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消費。