硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)和氧原子(zi)交替(ti)構(gou)成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲(jia)基和少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成(cheng)(cheng)。苯(ben)基的(de)(de)引(yin)入可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高、低溫性(xing)能,三(san)氟丙基及氰基的(de)(de)引(yin)入則(ze)可提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)能良好,一(yi)般在(zai)-55℃下仍(reng)(reng)能工作。引(yin)入苯(ben)基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能也很突(tu)出(chu),在(zai)180℃下可長期工作,稍高于200℃也能承(cheng)受(shou)數(shu)周或更(geng)長時間仍(reng)(reng)有(you)(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)合(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)物中是(shi)較高的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還具(ju)有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因此(ci)在(zai)醫用領(ling)域應(ying)用廣(guang)泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分類的(de)方法很多,通常按(an)固(gu)化(hua)前的(de)形態分為(wei)(wei)(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫度分為(wei)(wei)(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)單體的(de)不同,可分為(wei)(wei)(wei)甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)途的(de)不同又可分為(wei)(wei)(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫型(xing)、超耐(nai)高(gao)溫型(xing)、高(gao)強(qiang)力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠早(zao)期是由美(mei)國以三氯化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面積的氣相法白(bai)炭(tan)黑補強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠研(yan)(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的性(xing)能(neng)躍升(sheng)到實(shi)用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)技(ji)術的基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷合成(cheng)開始(shi)(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的國家有美(mei)國。俄羅斯(si)、德國、日本、韓國和中(zhong)(zhong)國等(deng)。中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的工業化研(yan)(yan)究始(shi)(shi)于1957年(nian),多(duo)家研(yan)(yan)究所和企業陸續(xu)開發出(chu)各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年(nian)底,中(zhong)(zhong)國硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千(qian)噸(dun),其(qi)中(zhong)(zhong)高溫膠100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠是指聚(ju)硅氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性體(ti)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要以(yi)高(gao)分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)烷(wan)為生膠,混(hun)入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各種(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)(de)強(qiang)度增加數(shu)十倍(bei)。有(you)時為了降低成(cheng)本或改善膠料性能及(ji)賦予(yu)硫(liu)化(hua)膠各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能,也加入(ru)相應的(de)(de)(de)各種(zhong)添加劑。硫(liu)化(hua)劑是各種(zhong)有(you)機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)劑。
加(jia)工成型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)高(gao)分子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解產物和(he)其(qi)他(ta)揮發(fa)性化(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常(chang)用(yong)的(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),但在(zai)(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線(xian)等十分穩(wen)定,在(zai)(zai)不加任何添(tian)加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情況下,就(jiu)具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下,其(qi)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于(yu)通用(yong)(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組(zu)織不粘連,具有(you)抗凝(ning)血(xue)作用(yong)(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合作為(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷分別(bie)(bie)達到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)(bie)增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)新研究,增加有機硅(gui)材(cai)料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部件方(fang)面的(de)用(yong)量(liang),可以(yi)大幅度(du)(du)提高(gao)(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量(liang)和單車(che)用(yong)量(liang)水平的(de)提高(gao)(gao)都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業對硅(gui)橡膠(jiao)需求的(de)增加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部件實現自主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)(du)黨政機關公務用(yong)車(che)選(xuan)用(yong)車(che)型目錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自主(zhu)(zhu)品牌擴大在政府采購的(de)市場份額(e),為(wei)改變目前(qian)國(guo)內政府采購以(yi)合資(zi)品牌產(chan)品為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)局面提供了(le)保障。促(cu)進自主(zhu)(zhu)品牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提供有力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)行業將以(yi)年(nian)均20%增長(chang)。
此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費(fei)(fei)量(liang)的(de)(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術(shu)方(fang)面取得突破,有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技術(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾家(jia)跨國(guo)公司壟斷,但目(mu)前我國(guo)已發展成(cheng)為全球有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo),這2個方(fang)面原因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始低于石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模替(ti)代(dai)石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大(da)拓展有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空(kong)間(jian),同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費(fei)(fei)。