硅橡膠是指主(zhu)(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交替(ti)構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常(chang)連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)(zhu)要由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)和少量乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及(ji)(ji)耐(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性能(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)(xia)仍(reng)能(neng)工作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性能(neng)也很突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)(xia)可長(chang)(chang)期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受(shou)數周或(huo)更長(chang)(chang)時(shi)間仍(reng)有(you)彈性,瞬時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性好(hao),氧(yang)氣透過率在(zai)(zai)合成聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性、不會導(dao)致凝血的(de)(de)突出特性,因(yin)此在(zai)(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的方法很多,通常按固(gu)化
前的(de)形態分為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化溫度分為(wei)室溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體的(de)不同,可分為(wei)甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按(an)性能和(he)用途的(de)不同又可分為(wei)通用型(xing)(xing)、超(chao)耐低溫型(xing)(xing)、超(chao)耐高(gao)溫型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國以(yi)三(san)氯化鐵為(wei)催化劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能(neng)躍升到(dao)實用(yong)階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國家(jia)有(you)美國。俄羅斯(si)、德國、日本、韓國和(he)中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業化研(yan)究(jiu)始于(yu)1957年(nian),多家(jia)研(yan)究(jiu)所和(he)企業陸(lu)續開發出(chu)各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為(wei)135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性體的(de)(de)過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要以高分子量(liang)的(de)(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)氧烷(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強填料(liao)(liao)、硫化(hua)劑(ji)等,在(zai)加熱加壓下硫化(hua)成(cheng)(cheng)彈性體。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)強主要是(shi)各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增(zeng)加數十倍(bei)。有時為(wei)了降低(di)成(cheng)(cheng)本(ben)或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)(liao)性能及賦予硫化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)(de)性能,也加入相應(ying)(ying)的(de)(de)各(ge)種(zhong)添加劑(ji)。硫化(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)物或加成(cheng)(cheng)反應(ying)(ying)催(cui)化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成(cheng)型方法如(ru)圖(tu)所示。一次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯(lian)(lian)反(fan)應;二(er)次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充交聯(lian)(lian)、驅除硫化(hua)劑(ji)分(fen)解產物和其他揮(hui)發(fa)性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用(yong)的(de)(de)設(she)備有開(kai)放式煉膠機、捏(nie)合機及真空密煉機。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半(ban),但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)(biao)面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達-100℃,表(biao)(biao)明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭(chou)氧及(ji)紫外(wai)線等十分(fen)穩(wen)定,在不加任何(he)添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia),就具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在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(xia)(xia)(xia),其物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于(yu)通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及(ji)化(hua)學(xue)試(shi)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與(yu)人(ren)體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)(te)別(bie)適(shi)合(he)(he)作為醫用材料(liao)。
硅(gui)橡膠的用(yong)量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同(tong)比(bi)分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)(yan)天下的(de)(de)新研(yan)(yan)究,增(zeng)加有機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方(fang)面(mian)的(de)(de)用量(liang)(liang),可以大幅(fu)度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)用量(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實(shi)現(xian)自主(zhu)化(hua),《2012年度黨政(zheng)機(ji)關公(gong)務用車(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求(qiu)意見稿(gao))》為(wei)(wei)(wei)自主(zhu)品牌(pai)(pai)擴大在(zai)政(zheng)府(fu)(fu)采(cai)購的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)(wei)改變目(mu)前(qian)國(guo)(guo)內政(zheng)府(fu)(fu)采(cai)購以合(he)資品牌(pai)(pai)產(chan)品為(wei)(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)局面(mian)提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進(jin)自主(zhu)品牌(pai)(pai)發(fa)(fa)展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應用提(ti)供(gong)有力保(bao)障。預測(ce)未來(lai)3年,我(wo)國(guo)(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將以年均20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要(yao)的(de)(de)非石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為石油價格(ge)的(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同(tong)時我(wo)國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產技(ji)術方面取得突破(po),有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)的(de)(de)生產技(ji)術在2005年(nian)前被幾家(jia)跨國公司壟斷,但(dan)目前我(wo)國已發展成(cheng)(cheng)為全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)(ti)第(di)1大(da)國,這(zhe)2個方面原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起開始低(di)于石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石油基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并(bing)開始大(da)規模(mo)替代石油基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產業(ye)的(de)(de)市場(chang)空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。