硅橡膠是(shi)(shi)指主(zhu)鏈由硅和氧原(yuan)子(zi)交(jiao)替(ti)構成(cheng)(cheng),硅原(yuan)子(zi)上通常連有兩個(ge)有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅氧鏈節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)(yin)入(ru)(ru)可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)(yin)(yin)入(ru)(ru)則可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作(zuo)。引(yin)(yin)(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達(da)-73℃。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)(ke)長(chang)期(qi)工作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更(geng)長(chang)時間仍(reng)有彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)好,氧氣透過率在(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物中(zhong)是(shi)(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)(fen)類的(de)(de)(de)方法很多,通常按(an)固化(hua)前的(de)(de)(de)形態(tai)分(fen)(fen)(fen)為固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫度分(fen)(fen)(fen)為室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)的(de)(de)(de)不(bu)同,可分(fen)(fen)(fen)為甲基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(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(deng);按(an)性(xing)能和用(yong)途的(de)(de)(de)不(bu)同又可分(fen)(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵(tie)為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用(yong)(yong)高比(bi)表面積的(de)氣相法白炭(tan)黑補強(qiang)的(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)(yong)階段,奠定了現(xian)代硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅烷合成(cheng)開始生產(chan)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化研究始于(yu)1957年(nian),多家研究所和企業陸續開發(fa)出各(ge)種硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量的(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為生(sheng)膠(jiao),混(hun)入補(bu)強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)(qiang)主(zhu)要是各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)類(lei)型的(de)白(bai)炭(tan)黑(hei),可使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)度增加數十倍。有時為了降低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)料性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加入相應的(de)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)添(tian)加劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)有機過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加成(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示(shi)。一次硫(liu)化(hua)的目的是(shi)進(jin)行(xing)高(gao)分(fen)子鏈的交聯反(fan)應;二(er)次硫(liu)化(hua)的目的是(shi)進(jin)行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解(jie)產物和其他(ta)揮發性(xing)(xing)化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的各項性(xing)(xing)能。常(chang)用的設(she)備有開放式煉(lian)膠(jiao)機、捏(nie)合機及真空(kong)密煉(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是(shi)高溫(wen)穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境(jing)下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度一般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)(dui)氧、臭氧及紫外線等十分穩(wen)(wen)定,在(zai)不(bu)加任(ren)何添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)(chang)好。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下,其物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學(xue)(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳等氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組織不(bu)粘連,具有(you)抗凝血(xue)作用(yong),對(dui)(dui)肌(ji)體組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)(chang)少(shao)。特別適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可(ke)以(yi)大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性(xing)能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量(liang)和單(dan)車(che)(che)用(yong)量(liang)水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)高都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。國(guo)家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關(guan)公務(wu)用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴大(da)在(zai)政(zheng)府(fu)(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)市場份(fen)額,為改變目(mu)前國(guo)內(nei)政(zheng)府(fu)(fu)采(cai)購以(yi)合(he)資品(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保(bao)(bao)障。促(cu)進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁(fan)榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保(bao)(bao)障。預(yu)測未(wei)來3年(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)(zeng)(zeng)長。
此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油(you)價(jia)格(ge)的(de)大幅上漲,同時我國在(zai)(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵(jian)原(yuan)料(liao)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術在(zai)(zai)2005年前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但目前(qian)我國已發(fa)展成(cheng)為全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大國,這2個方(fang)面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始低于石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他(ta)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)消(xiao)費。