硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)(tong)常連有(you)兩個有(you)機(ji)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。普通(tong)(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠主要(yao)由含甲基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高、低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入則可(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)很(hen)突(tu)出(chu)(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工作(zuo),稍(shao)高于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率在(zai)合成聚合物(wu)中(zhong)是(shi)較高的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠還具(ju)有(you)生(sheng)理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突(tu)出(chu)(chu)特(te)性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的(de)方法(fa)很多,通常(chang)按(an)固(gu)化前的(de)形態分(fen)(fen)為(wei)(wei)固(gu)體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用(yong)單體(ti)的(de)不同,可分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙烯基硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能和用(yong)途的(de)不同又可分(fen)(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油(you)型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合(he)成的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面(mian)積(ji)的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍升到(dao)實(shi)用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開(kai)始生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有美(mei)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)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工業化研究始于(yu)1957年(nian),多家研究所和(he)企業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為135千(qian)噸(dun),其(qi)中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變(bian)成(cheng)彈(dan)性體(ti)的(de)(de)過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)經(jing)過(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分子量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料(liao)、硫化(hua)(hua)劑等(deng),在(zai)加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)各(ge)種類(lei)型的(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十(shi)倍(bei)。有時為了降低(di)成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性能及賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊(shu)的(de)(de)性能,也加(jia)入相應的(de)(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫化(hua)(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)種有機(ji)過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方法如圖(tu)所示(shi)。一次(ci)硫(liu)化的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是進行高分子鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)交聯(lian)反(fan)應;二次(ci)硫(liu)化的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是進行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化劑分解產物(wu)和其他揮(hui)發(fa)性(xing)化合物(wu)以穩(wen)定硫(liu)化膠的(de)(de)(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)(yang)及(ji)紫外線等十分穩定(ding),在(zai)不(bu)加(jia)任何(he)添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)情況(kuang)下,就具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)碳(tan)等氣體的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅(xiu),與人體組(zu)織不(bu)粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對肌(ji)體組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適(shi)合(he)(he)作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀(guan)研(yan)(yan)天下(xia)的(de)(de)新(xin)研(yan)(yan)究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量,可以大幅度(du)(du)提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平(ping)的(de)(de)提高(gao)都將推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業對硅(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件實(shi)現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年度(du)(du)黨政(zheng)(zheng)機(ji)關公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)(qiu)意(yi)見稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)(zheng)府采購的(de)(de)市(shi)場份額(e),為改變目前(qian)國(guo)(guo)內政(zheng)(zheng)府采購以合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為主(zhu)的(de)(de)局面提供(gong)了保障(zhang)。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)繁(fan)榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提供(gong)有力保障(zhang)。預測未來(lai)3年,我國(guo)(guo)室(shi)溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業將以年均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)油基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時(shi)(shi)我(wo)國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技術在(zai)2005年(nian)前被幾(ji)家跨國(guo)(guo)公司壟斷(duan),但目前我(wo)國(guo)(guo)已發展成為(wei)全球(qiu)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)起開(kai)始(shi)低(di)于(yu)石(shi)油基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始(shi)大(da)規模替代石(shi)油基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)拓(tuo)展有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空(kong)間,同時(shi)(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。