硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和氧原子(zi)交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常(chang)連有兩(liang)個(ge)有機(ji)基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要(yao)由(you)含甲(jia)基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)性能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)及耐油性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)性能(neng)(neng)良(liang)好(hao),一般在-55℃下(xia)(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱(re)性能(neng)(neng)也很突出(chu),在180℃下(xia)(xia)可(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時(shi)間仍(reng)有彈性,瞬(shun)時(shi)可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣性好(hao),氧氣透(tou)(tou)過率在合(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生(sheng)理惰性、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性,因此在醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)類(lei)的方法很(hen)多(duo),通常按固化前的形態(tai)分(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化溫(wen)度(du)分(fen)為(wei)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的不(bu)同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途的不(bu)同又可分(fen)為(wei)通用(yong)型、超耐(nai)低(di)溫(wen)型、超耐(nai)高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力型、耐(nai)油(you)型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國以(yi)三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑(ji)合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高(gao)比表面積的(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階段(duan),奠定了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技(ji)術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國家(jia)有美國。俄羅斯、德(de)國、日本、韓(han)國和中國等(deng)。中國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業化(hua)研究始于1957年(nian),多(duo)家(jia)研究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為135千(qian)噸,其中高(gao)溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)是指聚硅氧烷變(bian)成(cheng)彈性(xing)體的過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的。它主要以高(gao)分(fen)子(zi)量(liang)的聚甲基乙烯基硅氧烷為生膠(jiao),混入補(bu)強(qiang)填(tian)料、硫化(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅橡膠(jiao)的補(bu)強(qiang)主要是各種類型的白炭黑(hei),可(ke)使硫化(hua)膠(jiao)的強(qiang)度增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有(you)時(shi)為了(le)降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫化(hua)膠(jiao)各種特殊(shu)的性(xing)能,也(ye)加(jia)(jia)(jia)入相應的各種添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫化(hua)劑(ji)是各種有(you)機過(guo)氧化(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反(fan)應催化(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如圖所示(shi)。一次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯反應;二次硫化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)(hua)劑(ji)分(fen)解產(chan)物和其(qi)他揮發性化(hua)(hua)合物以穩(wen)定硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有(you)開(kai)放式(shi)煉膠(jiao)(jiao)機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特征是(shi)(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是(shi)(shi)天然(ran)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些(xie)合(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬(ying)度(du),且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外(wai)線等十(shi)分穩定(ding)(ding),在不(bu)加任何(he)添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于通用(yong)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體(ti)組織(zhi)不(bu)粘連,具(ju)有(you)抗(kang)凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常少。特別(bie)適合(he)作(zuo)為醫用(yong)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)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)(wan)輛(liang)(liang)和1930.64萬(wan)(wan)輛(liang)(liang),同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)約(yue)達(da)2.0萬(wan)(wan)t。根據觀研天下(xia)的(de)(de)新研究,增加有(you)機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang),可以大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性(xing)能,因(yin)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)(yong)量(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對(dui)硅(gui)橡膠需求(qiu)的(de)(de)增加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan)(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年度(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意見稿(gao))》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前(qian)國(guo)(guo)內政(zheng)府采購以合資(zi)品(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌發(fa)展(zhan)(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)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)提(ti)(ti)供(gong)有(you)力保(bao)障。預(yu)測未來3年,我(wo)國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年均(jun)20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要(yao)的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上(shang)漲(zhang),同時(shi)我國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產技術(shu)方面(mian)取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產技術(shu)在(zai)2005年前被幾(ji)家跨國(guo)(guo)公司(si)壟斷(duan),但(dan)目(mu)前我國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體第(di)1大(da)國(guo)(guo),這2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起(qi)開始(shi)低于石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為大(da)宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市(shi)場空間(jian),同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他(ta)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。