硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)和氧原子交替構(gou)成,硅(gui)原子上通常連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和少(shao)量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)能,三氟(fu)丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)能良好,一(yi)般在(zai)-55℃下仍能工(gong)作。引(yin)入苯基(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能也(ye)很突出,在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能承(cheng)受數周或更長(chang)時間仍有彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)橡膠(jiao)還具有生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特(te)性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品種(zhong)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的(de)(de)方(fang)法很多,通(tong)常按(an)固(gu)化(hua)前的(de)(de)形態分(fen)(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體的(de)(de)不同,可(ke)分(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性能和(he)用途的(de)(de)不同又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)通(tong)用型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以(yi)三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年,采(cai)用高(gao)比表(biao)面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能躍升到實用階(jie)段,奠(dian)定了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)基(ji)礎(chu)。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年,多家研(yan)究(jiu)所(suo)和(he)企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅氧(yang)烷變成彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)的(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的(de)。它主要以(yi)高分子量的(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料(liao)(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主要是各種(zhong)(zhong)(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數(shu)十倍。有時為了(le)降(jiang)低成本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)(liao)性(xing)(xing)能及(ji)賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)(zhong)(zhong)特殊(shu)的(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入(ru)相應的(de)各種(zhong)(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是各種(zhong)(zhong)(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型(xing)方法(fa)如圖所示。一次(ci)硫化的目的是(shi)進行高分(fen)(fen)子鏈的交聯反(fan)應(ying);二次(ci)硫化的目的是(shi)進行補充交聯、驅除硫化劑分(fen)(fen)解產(chan)物(wu)和其他揮發性化合物(wu)以穩定硫化膠的各項(xiang)性能(neng)。常用的設(she)備有開放式煉(lian)膠機、捏(nie)合機及真(zhen)空(kong)密煉(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征(zheng)是高溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度僅是天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但(dan)(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)高溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定的(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)(ming)顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)(ming)其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等十分穩(wen)定,在(zai)不加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)情況(kuang)下(xia),就(jiu)具有優良的(de)耐候性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)(dan)在(zai)150℃的(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)低(di)溫(wen)下(xia),其物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二(er)氧化(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)比天(tian)(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與(yu)人體(ti)組織不粘連,具有抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌(ji)體(ti)組織的(de)反應性(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別適合作(zuo)為醫用材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬輛(liang)和(he)(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用量約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)新(xin)研究,增加有機(ji)(ji)硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部(bu)件方面(mian)的(de)(de)用量,可以(yi)大幅(fu)度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)用量水平的(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業對硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需求的(de)(de)增加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部(bu)件實現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨(dang)政機(ji)(ji)關(guan)公務(wu)用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)擴大在政府采(cai)購的(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)(wei)改變(bian)目前(qian)國(guo)(guo)內政府采(cai)購以(yi)合資品(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)為(wei)(wei)主的(de)(de)局(ju)面(mian)提供(gong)(gong)了保障。促進自(zi)主品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應(ying)用提供(gong)(gong)有力保障。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將以(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我(wo)國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方(fang)面取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在2005年前被幾家跨國公司(si)壟(long)斷,但(dan)目前我(wo)國已發展成為全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國,這2個方(fang)面原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他(ta)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。