硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原子交替(ti)構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上通常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)團的橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)(ji)和少量(liang)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)的硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的引入可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐高(gao)(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的引入則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐溫(wen)及耐油性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的耐熱性能(neng)(neng)也很(hen)突出,在(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周(zhou)或更長時(shi)間(jian)仍有(you)(you)彈(dan)性,瞬時(shi)可(ke)耐300℃以上的高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的透(tou)氣性好(hao),氧氣透(tou)過率在(zai)(zai)合成聚(ju)合物(wu)中是較高(gao)(gao)的。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理(li)惰性、不會導致凝血(xue)的突出特性,因此在(zai)(zai)醫用領(ling)域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠分(fen)(fen)(fen)類的方法很多,通常按(an)(an)固(gu)化(hua)(hua)前的形態分(fen)(fen)(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)硫(liu)化(hua)(hua)溫度分(fen)(fen)(fen)為(wei)室溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)(an)所用單(dan)體的不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠等(deng);按(an)(an)性能(neng)和(he)用途(tu)的不(bu)同(tong)又可分(fen)(fen)(fen)為(wei)通用型、超(chao)(chao)耐低溫型、超(chao)(chao)耐高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠早期是(shi)由美國(guo)以三氯化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠產品問世。1948年,采用高(gao)(gao)比表面積的(de)(de)氣相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性能躍(yue)升到(dao)實用階(jie)段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠生產技術的(de)(de)基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開始生產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工業(ye)化研究始于1957年,多家研究所和企業(ye)陸續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠生產能力為135千噸,其中(zhong)高(gao)(gao)溫(wen)膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)過程(cheng)是(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要(yao)以高(gao)分子量的(de)聚甲基乙烯(xi)基硅氧(yang)烷(wan)為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了(le)降低成(cheng)本(ben)或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)入相應的(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法如圖(tu)所(suo)示。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)(de)(de)交(jiao)聯反應(ying);二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行補充(chong)交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和其他揮(hui)發性化(hua)合物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)各(ge)項性能。常用的(de)(de)(de)設備有(you)開放(fang)式煉膠(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在(zai)(zai)200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面(mian)硬(ying)度,且(qie)力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫外(wai)線等(deng)十分(fen)穩(wen)定,在(zai)(zai)不加(jia)任(ren)何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)(zai)150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體組織(zhi)(zhi)不粘連,具有(you)抗凝血作用,對(dui)肌體組織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)中國汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)(liang)和1930.64萬輛(liang)(liang),同比(bi)分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用量約達2.0萬t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究(jiu),增加有機(ji)硅材料在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用量,可以大(da)(da)幅度(du)提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用量水平(ping)的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將(jiang)推(tui)動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)(de)增加。國家鼓勵自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現(xian)自(zi)主化,《2012年(nian)度(du)黨政機(ji)關(guan)公務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿(gao))》為自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)擴大(da)(da)在(zai)(zai)政府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為改變(bian)目前國內政府采購(gou)以合資(zi)品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)(pin)為主的(de)(de)(de)局面提(ti)(ti)供(gong)了保障(zhang)。促(cu)進自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)發展(zhan),國產(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用提(ti)(ti)供(gong)有力保障(zhang)。預(yu)測未(wei)來3年(nian),我(wo)國室溫(wen)硫(liu)化硅橡(xiang)膠在(zai)(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大幅上(shang)漲,同(tong)時(shi)我國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)方面取得突破,有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)在(zai)2005年前被幾家(jia)跨(kua)國(guo)公(gong)司壟斷(duan),但(dan)目前我國(guo)已(yi)發(fa)展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第(di)1大國(guo),這(zhe)2個方面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低(di)于石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大宗(zong)石油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大規模(mo)替代石油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓展有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶(dai)動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)費。