硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)和氧(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)原子上通(tong)常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫及(ji)耐油性(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫性(xing)(xing)能良好(hao)(hao),一般在-55℃下仍能工(gong)作(zuo)。引(yin)入苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能也(ye)(ye)很(hen)突出(chu),在180℃下可(ke)長期(qi)工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也(ye)(ye)能承受數(shu)周(zhou)或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好(hao)(hao),氧(yang)氣(qi)透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝血的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法(fa)很多,通(tong)常按固化
前(qian)的形態分為固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按硫(liu)(liu)化溫(wen)度分為室溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按所用單體(ti)(ti)的不同,可分為甲基乙(yi)(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲基苯基乙(yi)(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按性(xing)能(neng)和用途的不同又可分為通(tong)用型、超耐(nai)低(di)溫(wen)型、超耐(nai)高溫(wen)型、高強力型、耐(nai)油型、醫(yi)用型等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世(shi)。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能躍升到實(shi)用階段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成開始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄羅斯(si)、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多(duo)家(jia)研(yan)究所和(he)企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力(li)為135千噸(dun),其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)是指聚硅氧烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過程(cheng)是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高分子量(liang)的(de)(de)(de)聚甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅氧烷為(wei)(wei)生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化劑(ji)等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化成(cheng)彈性(xing)(xing)體(ti)。硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是各(ge)(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十倍。有(you)時(shi)為(wei)(wei)了降低成(cheng)本或(huo)(huo)改(gai)善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)化膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是各(ge)(ge)種(zhong)有(you)機過氧化物(wu)或(huo)(huo)加(jia)成(cheng)反應催化劑(ji)。
加工(gong)成型(xing)方法(fa)如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分(fen)子鏈(lian)的(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充交聯(lian)、驅(qu)除硫(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和(he)其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩(wen)定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各項(xiang)性能。常用的(de)設(she)備有開放式煉膠機、捏合機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特征是高(gao)溫穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫度一般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等(deng)十分穩定,在不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑(ji)的(de)(de)情況下(xia),就具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫下(xia)的(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高(gao)溫和-50℃的(de)(de)低(di)溫下(xia),其物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中等(deng)的(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒(du),無(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘連,具有(you)(you)抗凝血作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合作為醫用(yong)(yong)材(cai)料。
硅(gui)橡膠(jiao)的用(yong)量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比(bi)分別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業硅(gui)橡膠的(de)(de)用量(liang)約(yue)達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)新(xin)研究(jiu),增(zeng)加有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面的(de)(de)用量(liang),可以(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業對硅(gui)橡膠需求(qiu)(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現(xian)自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機關公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)(qiu)意見稿(gao))》為自主(zhu)品牌(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市場份額,為改變目(mu)前(qian)國(guo)(guo)內政(zheng)府采購(gou)以(yi)合資品牌(pai)產(chan)品為主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促進自主(zhu)品牌(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)應用提(ti)(ti)供有力保障。預測未(wei)來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠是重要的(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,約占(zhan)非(fei)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠消費(fei)量的(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)(ge)的(de)大(da)幅上漲,同時(shi)我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)(chan)(chan)技(ji)術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)(chan)(chan)技(ji)術在2005年(nian)前被幾(ji)家跨國公司壟(long)斷,但(dan)目前我國已發展成(cheng)(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)國,這2個方(fang)面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)價(jia)格(ge)(ge)從2011年(nian)起(qi)開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,僅約為大(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價(jia)的(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,并(bing)開(kai)始大(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠。這將極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)業的(de)市場(chang)空間,同時(shi)將帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)品的(de)消費(fei)。