硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧原子交替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩(liang)個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯(ben)(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐高、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)及(ji)耐油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性(xing)能(neng)良好,一般在(zai)(zai)(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)苯(ben)(ben)基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)也很(hen)突出,在(zai)(zai)(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工(gong)(gong)作(zuo),稍高于(yu)200℃也能(neng)承(cheng)受數周(zhou)或更長時(shi)間仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)(zai)(zai)合(he)(he)成聚合(he)(he)物(wu)中(zhong)是較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還具有(you)生(sheng)理(li)惰性(xing)、不(bu)會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing),因(yin)此(ci)在(zai)(zai)(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠(jiao)分(fen)類(lei)的方法很多,通常按固化(hua)
前的形態(tai)分為(wei)(wei)(wei)固體硅橡(xiang)膠和液體硅橡(xiang)膠;按硫(liu)(liu)化(hua)溫度分為(wei)(wei)(wei)室溫硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠,高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠;按所用單體的不同(tong),可分為(wei)(wei)(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠、氟硅,腈(jing)硅橡(xiang)膠等(deng);按性能和用途的不同(tong)又(you)可分為(wei)(wei)(wei)通(tong)用型、超(chao)耐(nai)低(di)溫型、超(chao)耐(nai)高溫型、高強力(li)型、耐(nai)油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅橡(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成的(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)膠(jiao)產(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用(yong)(yong)高比表(biao)面(mian)積的(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)硅橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)性能(neng)躍升(sheng)到實用(yong)(yong)階段,奠定了現代(dai)硅橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅烷合成開(kai)始生(sheng)產(chan)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多(duo)家研(yan)究所和企業陸續開(kai)發出各種硅橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千(qian)(qian)噸,其中高溫膠(jiao)100千(qian)(qian)噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧烷變成彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)過程(cheng)是(shi)經(jing)過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量的(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧烷為生膠(jiao),混入(ru)補(bu)強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓(ya)下(xia)硫(liu)化(hua)成彈(dan)性(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)(qiang)主(zhu)要是(shi)各(ge)(ge)種類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)(qiang)度增(zeng)加(jia)數十(shi)倍(bei)。有(you)時為了降低成本或改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦(fu)予硫(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特(te)殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入(ru)相應(ying)的(de)各(ge)(ge)種添(tian)加(jia)劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)(ge)種有(you)機過氧化(hua)物或加(jia)成反應(ying)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進行高分子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是進行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)(liu)化劑分解產物(wu)和(he)其他揮發性化合物(wu)以穩定(ding)硫(liu)(liu)化膠的(de)各項(xiang)性能。常用(yong)的(de)設(she)備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征是(shi)(shi)高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是(shi)(shi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半(ban),但在(zai)200℃以(yi)上的(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能保持一(yi)定的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能無(wu)明(ming)顯變化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻(bo)璃化溫(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能優異(yi)。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫(zi)外線等(deng)(deng)十分穩定,在(zai)不加任何添(tian)加劑(ji)的(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有優良的(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)下(xia)(xia)的(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)低(di)溫(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)(deng)的(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能。(7)氣體透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二氧化碳等(deng)(deng)氣體的(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體組織不粘連,具(ju)有抗凝(ning)血(xue)作用,對(dui)肌體組織的(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合(he)(he)作為(wei)醫用材料。
硅橡(xiang)膠(jiao)的用量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛(liang)和(he)(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量約達(da)2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)(gui)(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量,可(ke)以(yi)(yi)大幅度提高(gao)(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(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(gao)(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主品(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實(shi)現自(zi)主化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)(wei)(wei)自(zi)主品(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)(wei)改變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采購以(yi)(yi)合資品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)(wei)(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供(gong)了保障。促進自(zi)主品(pin)牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提供(gong)有(you)力保障。預測未(wei)來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同時我(wo)國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)技術方(fang)面(mian)取(qu)得突破(po),有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)技術在(zai)2005年前(qian)被幾家跨(kua)國(guo)(guo)公司壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極(ji)大(da)(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)業的(de)(de)市場(chang)空間(jian),同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)消費(fei)。