硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)和氧原子(zi)交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)原子(zi)上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)硅(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)的(de)引(yin)(yin)入可(ke)(ke)(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)(yin)入則可(ke)(ke)(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好,一(yi)般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作。引(yin)(yin)入苯(ben)基(ji)后(hou),可(ke)(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很(hen)突出(chu),在180℃下(xia)可(ke)(ke)(ke)(ke)長(chang)期(qi)工(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受數周或(huo)更長(chang)時間仍(reng)有(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的(de)方法很(hen)多(duo),通常按(an)(an)固化(hua)前的(de)形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體(ti)的(de)不同,可分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能和(he)用(yong)途的(de)不同又可分為(wei)通用(yong)型(xing)(xing)(xing)、超耐低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)(xing)、耐油(you)型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)(lv)化鐵為催化劑合(he)成(cheng)(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用(yong)高比表面積的氣相(xiang)法白(bai)炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升(sheng)到(dao)實(shi)用(yong)階段(duan),奠定了現(xian)代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)(cheng)開始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工業(ye)化研究始于1957年(nian),多家研究所和企業(ye)陸(lu)續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈性體的(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫化成(cheng)型的(de)(de)。它主要(yao)以高分(fen)子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧烷為生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料、硫化劑等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫化成(cheng)彈性體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是各(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白炭黑(hei),可使(shi)硫化膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十(shi)倍。有時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性能(neng)及賦予硫化膠(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性能(neng),也加(jia)入(ru)相應(ying)的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)劑。硫化劑是各(ge)種(zhong)(zhong)有機過氧化物或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化劑。
加工成(cheng)型方(fang)法(fa)如圖所示(shi)。一次硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)(jin)行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二次硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進(jin)(jin)行(xing)補充交聯、驅除硫化劑分解(jie)產物(wu)和其他(ta)揮(hui)發性化合(he)物(wu)以穩定硫化膠的(de)(de)各(ge)項(xiang)性能。常用的(de)(de)設備有開(kai)放式(shi)煉(lian)膠機、捏(nie)合(he)機及(ji)真空(kong)密煉(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環(huan)境下,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變(bian)化(hua)。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航空、宇航工業的(de)(de)(de)意(yi)義(yi)重大。(3)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫(zi)外線(xian)等十分穩(wen)定,在不(bu)(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)情(qing)況下,就具有優(you)良(liang)的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有優(you)異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)下的(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下,其物(wu)理機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)具有中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)對空氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)無毒,無味,無嗅,與人(ren)體(ti)(ti)組(zu)織不(bu)(bu)粘連,具有抗凝血作用,對肌(ji)體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適(shi)合作為(wei)醫(yi)用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分(fen)(fen)別達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天(tian)下(xia)的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機(ji)硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件方面的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang),可(ke)以(yi)(yi)大幅度提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件實現自(zi)主化,《2012年(nian)度黨政機(ji)關(guan)(guan)公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意見稿)》為自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)擴(kuo)大在(zai)政府(fu)采購的(de)(de)市場份額,為改變(bian)目前國(guo)(guo)內(nei)政府(fu)采購以(yi)(yi)合資品(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)產品(pin)(pin)為主的(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保障。促(cu)進自(zi)主品(pin)(pin)牌(pai)(pai)(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮(rong)將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)提(ti)(ti)供有力(li)保障。預測未來3年(nian),我(wo)國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業將以(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)非石油基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石油基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石油價格(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)大幅(fu)上漲,同時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技(ji)術方(fang)面(mian)取(qu)得突破(po),有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技(ji)術在2005年前被(bei)幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前我(wo)國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo),這(zhe)2個方(fang)面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價格(ge)(ge)從(cong)2011年起開(kai)始(shi)低(di)于石油基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大宗(zong)石油基橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大規模替代石油基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將帶(dai)動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。