硅橡膠是(shi)指主鏈由硅(gui)(gui)和(he)(he)氧(yang)原子(zi)交替(ti)構成,硅(gui)(gui)原子(zi)上通常連(lian)有兩個有機基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)(he)少量乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫性(xing)能(neng),三氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入則可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)能(neng)良(liang)好,一般在-55℃下(xia)(xia)仍能(neng)工作。引入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也(ye)很突出,在180℃下(xia)(xia)可(ke)(ke)長(chang)期(qi)工作,稍高于200℃也(ye)能(neng)承受(shou)數(shu)周或更長(chang)時間(jian)仍有彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高溫。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過率在合成聚合物中是(shi)較(jiao)高的(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具(ju)有生理(li)惰(duo)性(xing)、不會導(dao)致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)在醫用(yong)領域(yu)應用(yong)廣泛。
主要品(pin)種
硅(gui)橡膠(jiao)分類的(de)方法很多,通(tong)常按(an)固化
前的形態分(fen)為(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)的不同,可分(fen)為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用(yong)途的不同又可分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型、超耐(nai)低溫(wen)(wen)型、超耐(nai)高溫(wen)(wen)型、高強(qiang)力型、耐(nai)油型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)(guo)以(yi)三氯化鐵(tie)為(wei)(wei)催化劑合成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高比表面積的(de)(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階(jie)段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始生產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化研究(jiu)始于1957年,多家研究(jiu)所和(he)企業(ye)陸續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底(di),中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能(neng)力為(wei)(wei)135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成彈性(xing)體(ti)的過程是經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型的。它主(zhu)要(yao)以高分(fen)子量的聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao),混入補強(qiang)(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)化(hua)成彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的補強(qiang)(qiang)主(zhu)要(yao)是各種(zhong)類型的白炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的強(qiang)(qiang)度增加數十倍。有時(shi)為(wei)了降低成本或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦(fu)予(yu)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特殊的性(xing)能(neng),也加入相應的各種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各種(zhong)有機(ji)過氧化(hua)物或加成反(fan)應催化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法如圖(tu)所示。一次硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)(de)(de)交聯反(fan)應;二次硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進行補充(chong)交聯、驅(qu)除(chu)硫(liu)化劑分解(jie)產(chan)物(wu)和其他揮(hui)發性化合(he)物(wu)以穩定(ding)硫(liu)化膠的(de)(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)(de)設備有開(kai)放式(shi)煉膠機、捏合(he)機及真空(kong)密煉機。
主要性(xing)能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)是高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)殊(shu)配方可達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分(fen)穩(wen)定(ding),在(zai)不加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia),就具(ju)有(you)優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體透(tou)(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組(zu)織不粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)(te)別適合作為醫(yi)用(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡(xiang)膠的用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)用量(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增加(jia)有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)件方面的(de)(de)用量(liang),可以大幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)量(liang)和單車(che)用量(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠需求的(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓勵自主品(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)展,關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)件實現自主化(hua),《2012年(nian)度黨政(zheng)機關(guan)(guan)公務用車(che)選用車(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自主品(pin)牌(pai)(pai)擴大在(zai)政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前(qian)國(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)以合資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主的(de)(de)局(ju)面提(ti)供了保(bao)障。促進(jin)自主品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)繁(fan)榮(rong)將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)膠的(de)(de)應用提(ti)供有力保(bao)障。預測未來3年(nian),我國(guo)室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠是重要的(de)非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,約(yue)占非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠消費(fei)量的(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)價格的(de)大(da)(da)幅上漲,同時我(wo)國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產技(ji)術方面取得突破(po),有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)生產技(ji)術在2005年前被幾家跨國公司壟(long)斷,但(dan)目(mu)前我(wo)國已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國,這(zhe)2個方面原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)價格從2011年起開始(shi)(shi)低于石(shi)(shi)(shi)油(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基橡(xiang)膠的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,并開始(shi)(shi)大(da)(da)規模(mo)替代(dai)石(shi)(shi)(shi)油(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠。這(zhe)將(jiang)極(ji)大(da)(da)拓展有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)消費(fei)。