硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧原子(zi)(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)(zi)上通(tong)常連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由(you)含甲(jia)基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節(jie)組(zu)成(cheng)。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)能,三氟(fu)丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)能良好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能工(gong)作(zuo)。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能也很突(tu)出(chu),在(zai)(zai)180℃下可(ke)(ke)長期(qi)工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能承受數周或更(geng)長時間(jian)仍有彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)(zai)合成(cheng)聚合物中(zhong)是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因此在(zai)(zai)醫用領域應用廣(guang)泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)分(fen)類的(de)(de)(de)方法(fa)很(hen)多,通常按(an)固化(hua)前的(de)(de)(de)形態分(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫度分(fen)為(wei)(wei)室(shi)溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),高(gao)(gao)溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)所用單體的(de)(de)(de)不同(tong),可(ke)分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用途(tu)的(de)(de)(de)不同(tong)又(you)可(ke)分(fen)為(wei)(wei)通用型、超(chao)耐(nai)低溫型、超(chao)耐(nai)高(gao)(gao)溫型、高(gao)(gao)強力型、耐(nai)油型、醫用型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以三氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合成的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比表面積(ji)的(de)(de)氣(qi)相法白炭(tan)黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實(shi)用階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)基礎(chu)。從二甲(jia)基二氯(lv)硅(gui)烷合成開始生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研(yan)究(jiu)(jiu)始于1957年(nian)(nian),多家研(yan)究(jiu)(jiu)所和(he)企業陸(lu)續(xu)開發出各種硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能力(li)為(wei)135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)彈性體的(de)過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的(de)。它主(zhu)要(yao)以(yi)高分子量(liang)的(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補(bu)(bu)強填料、硫化(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓(ya)下硫化(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)(bu)強主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)種類型的(de)白炭黑,可使硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)了降(jiang)低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性能(neng)及賦予硫化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊(shu)的(de)性能(neng),也加(jia)(jia)(jia)入相應的(de)各(ge)種添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)(ji)。硫化(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各(ge)種有機過(guo)(guo)氧化(hua)物或加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反應催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行高(gao)分子鏈的(de)交聯反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進行補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑(ji)分解產物和其(qi)他揮發性化(hua)合(he)物以穩(wen)定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開(kai)放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要性(xing)能(neng)
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征(zheng)是高溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變化(hua)(hua)(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)玻(bo)璃化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩定,在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)情況下(xia),就具有優良(liang)的(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有優異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(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(fei)常好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體(ti)組織不粘(zhan)連(lian),具有抗(kang)凝血作用,對(dui)(dui)肌(ji)體(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)別適合(he)作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據(ju)(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別(bie)增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬t。根(gen)據(ju)(ju)觀研(yan)(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)(yan)究,增(zeng)加有(you)機(ji)(ji)硅(gui)材(cai)料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang),可(ke)以(yi)大幅度提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全(quan)性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨(dang)政機(ji)(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)(qiu)意見(jian)稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴大在政府采(cai)購的(de)(de)(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目前國內政府采(cai)購以(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供了保(bao)障。促進(jin)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)發展,國產汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力保(bao)障。預測未來(lai)3年(nian),我國室溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)均(jun)20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要(yao)的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因為石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料(liao)有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術方(fang)面取得(de)突(tu)破,有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術在2005年前被幾家(jia)跨(kua)國公(gong)司壟斷,但目前我國已發展成(cheng)為全球有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)單(dan)體第(di)1大(da)國,這(zhe)(zhe)2個方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起開始低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為大(da)宗(zong)石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)(zhe)將極(ji)大(da)拓(tuo)展有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑(ji)和硅(gui)樹脂等其他有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費。