硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)(yuan)子(zi)交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)上通(tong)常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含(han)甲基和(he)少量乙烯(xi)基的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯(ben)基的(de)(de)(de)(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基及氰基的(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引入苯(ben)基后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更(geng)長時間仍(reng)有(you)(you)彈性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率在(zai)合成(cheng)聚(ju)合物中(zhong)是較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠分(fen)(fen)類的(de)(de)方(fang)法很多,通常按(an)(an)固化(hua)前的(de)(de)形態分(fen)(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)所用(yong)單體的(de)(de)不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等;按(an)(an)性能和用(yong)途的(de)(de)不(bu)同(tong)又可分(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合(he)(he)成(cheng)(cheng)的。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比表面積的氣(qi)相法白炭黑(hei)補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制成(cheng)(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的性能躍升到(dao)(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)(he)成(cheng)(cheng)開始生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的工業(ye)化(hua)(hua)研(yan)究始于(yu)1957年(nian)(nian),多家研(yan)究所(suo)和企(qi)業(ye)陸續開發出各(ge)種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)(dao)2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力為135千噸(dun),其(qi)中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠是(shi)(shi)(shi)指(zhi)聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是(shi)(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要以高分子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧烷為生膠,混入補強(qiang)(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等(deng),在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)補強(qiang)(qiang)主要是(shi)(shi)(shi)各(ge)種類型(xing)的(de)(de)白炭(tan)黑,可(ke)使(shi)硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)強(qiang)(qiang)度增加數十倍(bei)。有時為了降低成(cheng)本或改善膠料性(xing)能(neng)及賦予硫(liu)化(hua)膠各(ge)種特殊的(de)(de)性(xing)能(neng),也加入相應的(de)(de)各(ge)種添加劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是(shi)(shi)(shi)各(ge)種有機過氧化(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次(ci)硫化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行高分子(zi)鏈的(de)交聯反應(ying);二(er)次(ci)硫化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行補(bu)充交聯、驅除硫化(hua)劑分解產物(wu)和其他揮(hui)發(fa)性化(hua)合(he)物(wu)以穩定硫化(hua)膠的(de)各(ge)項性能。常用的(de)設備(bei)有開放式煉(lian)膠機、捏合(he)機及真空(kong)密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度,且(qie)力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變(bian)化。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達-100℃,表明其低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)紫外線(xian)等(deng)(deng)十(shi)分(fen)穩定,在(zai)不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)優異的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好(hao)。(5)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下的(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下,其物理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化碳等(deng)(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連,具(ju)(ju)有(you)(you)抗(kang)凝血(xue)作(zuo)(zuo)用,對(dui)肌(ji)體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作(zuo)(zuo)為醫用材(cai)料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計,2012年,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達(da)到1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分別增長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增加(jia)有機硅(gui)材料(liao)在汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可以(yi)(yi)大(da)幅(fu)度提高汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平(ping)的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品牌(pai)(pai)的(de)(de)(de)汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現(xian)自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年度黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求意見稿)》為自(zi)主(zhu)品牌(pai)(pai)擴(kuo)大(da)在政府采(cai)購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為改變目(mu)前國(guo)內政府采(cai)購以(yi)(yi)合資品牌(pai)(pai)產品為主(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保障。促進自(zi)主(zhu)品牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)產汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提供有力保障。預(yu)測未來(lai)3年,我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)在汽車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石(shi)(shi)油價格的(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術方面取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)生產(chan)技(ji)術在2005年前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目(mu)前我(wo)國(guo)已(yi)發展(zhan)成為(wei)(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體第(di)1大國(guo),這2個方面原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開(kai)始(shi)低于(yu)石(shi)(shi)油基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大宗石(shi)(shi)油基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大規(gui)模替代(dai)石(shi)(shi)油基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大拓展(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。