硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)和氧(yang)原子(zi)交(jiao)替(ti)構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩個有(you)機基團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲基和少量(liang)乙烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯(ben)基的(de)(de)引(yin)(yin)入可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能,三氟丙(bing)基及(ji)氰(qing)基的(de)(de)引(yin)(yin)入則可提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油(you)性(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能良(liang)好,一般在-55℃下仍(reng)(reng)能工(gong)作。引(yin)(yin)入苯(ben)基后(hou),可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能也(ye)很突出(chu),在180℃下可長(chang)期工(gong)作,稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也(ye)能承受數(shu)周(zhou)或更長(chang)時間仍(reng)(reng)有(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率(lv)在合成(cheng)聚合物中是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出(chu)特性(xing),因(yin)此(ci)在醫用領(ling)域應(ying)用廣(guang)泛。
主(zhu)要品(pin)種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分類的(de)方法很多,通常按(an)(an)固化(hua)前(qian)的(de)形態(tai)分為(wei)(wei)固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫度(du)分為(wei)(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)(an)所用單體(ti)(ti)的(de)不(bu)同,可分為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)(an)性能和用途的(de)不(bu)同又可分為(wei)(wei)通用型(xing)、超(chao)(chao)耐低溫型(xing)、超(chao)(chao)耐高溫型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑(ji)合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補(bu)強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階(jie)段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。俄(e)羅斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)化研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所和企業(ye)陸續(xu)開發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力(li)為135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)(gui)氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈(dan)性體的(de)過程是經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的(de)。它主(zhu)(zhu)要以高(gao)分(fen)子量的(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主(zhu)(zhu)要是各(ge)種類型(xing)(xing)的(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十倍。有(you)時為(wei)了降低(di)成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性能(neng)及賦予(yu)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊(shu)的(de)性能(neng),也(ye)加(jia)入(ru)相(xiang)應(ying)的(de)各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是各(ge)種有(you)機過氧化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑。
加(jia)工(gong)成(cheng)型方(fang)法(fa)如圖所(suo)示(shi)。一次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分(fen)(fen)子(zi)鏈(lian)的(de)(de)交(jiao)聯反(fan)應(ying);二次硫化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補(bu)充(chong)交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分(fen)(fen)解產物和其他(ta)揮發性化(hua)合物以穩定硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)各(ge)項性能(neng)。常用(yong)的(de)(de)設備有開放(fang)式煉膠(jiao)機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)。
主要性(xing)能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方(fang)可達(da)-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異。這對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫外線等十分穩定,在不(bu)加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有(you)優(you)(you)良(liang)的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優(you)(you)異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過(guo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等氣(qi)(qi)體的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體組(zu)織(zhi)不(bu)粘連(lian),具(ju)(ju)有(you)抗凝(ning)血作用,對肌體組(zu)織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特別(bie)適合(he)作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(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)(che)產(chan)(chan)銷(xiao)分(fen)別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以(yi)大(da)幅度提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提高都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡膠需求的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自(zi)主品牌擴(kuo)大(da)在(zai)政(zheng)府采購(gou)(gou)的(de)(de)市場份(fen)額(e),為(wei)改變目前(qian)國(guo)(guo)內政(zheng)府采購(gou)(gou)以(yi)合資品牌產(chan)(chan)品為(wei)主的(de)(de)局面提供了保障。促進自(zi)主品牌發展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力保障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)非石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)98%。但因(yin)(yin)為石油(you)(you)(you)價格的(de)(de)大幅上(shang)漲,同(tong)(tong)時我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生產技(ji)術方面(mian)取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)(de)生產技(ji)術在2005年前被幾家(jia)跨國(guo)公司壟(long)斷,但目前我國(guo)已發(fa)展成為全球有機(ji)(ji)硅(gui)單體第1大國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因(yin)(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開(kai)始低于石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大宗石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大規模替代石油(you)(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓展有機(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)(de)市(shi)場空(kong)間,同(tong)(tong)時將帶動硅(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)烷(wan)偶(ou)聯劑和(he)硅(gui)樹脂(zhi)等其他有機(ji)(ji)硅(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費。