硅橡膠是指(zhi)主鏈由(you)(you)硅(gui)和氧(yang)(yang)原子交替構成,硅(gui)原子上通常連有兩個有機基團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由(you)(you)含(han)甲(jia)基和少量乙烯基的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧(yang)(yang)鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能,三氟丙(bing)基及(ji)氰(qing)基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則(ze)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫及(ji)耐油性(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫性(xing)(xing)能良好,一般(ban)在(zai)-55℃下(xia)仍能工作。引(yin)入(ru)苯基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)能也(ye)(ye)很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)(ye)能承受數周或(huo)更(geng)長時間仍有彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)(yang)氣(qi)透過率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導(dao)致凝血(xue)的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領(ling)域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類(lei)的方法(fa)很多,通常按固化
前的形(xing)態(tai)分為固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫(wen)度分為室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體的不(bu)同,可分為甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯(ben)基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和用(yong)途的不(bu)同又可分為通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低(di)溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由美國以三氯(lv)化鐵(tie)為催(cui)化劑合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)氣相(xiang)法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階(jie)段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)國家(jia)有美國。俄羅斯、德國、日本、韓國和中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)工業化研究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian),多(duo)家(jia)研究(jiu)所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸(dun),其(qi)中高溫(wen)膠(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧(yang)烷(wan)變成彈性體的(de)過(guo)程是(shi)經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成型(xing)的(de)。它(ta)主(zhu)要(yao)以高(gao)分子量(liang)的(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混(hun)入補強(qiang)填料、硫化(hua)(hua)(hua)劑等(deng),在加熱(re)加壓(ya)下硫化(hua)(hua)(hua)成彈性體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)各種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)白炭黑(hei),可使硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增(zeng)加數十(shi)倍。有時(shi)為了降低(di)成本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性能及賦予(yu)硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性能,也加入相應的(de)各種(zhong)添加劑。硫化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各種(zhong)有機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或加成反應催化(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行高分子鏈(lian)的(de)交聯(lian)反應(ying);二次硫化的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行補充交聯(lian)、驅除硫化劑分解(jie)產物(wu)和其他揮(hui)發性(xing)(xing)化合(he)物(wu)以穩定硫化膠的(de)各項性(xing)(xing)能。常用的(de)設(she)備(bei)有開放式煉(lian)膠機、捏(nie)合(he)機及真空密(mi)煉(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特(te)征是(shi)(shi)高溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是(shi)(shi)天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方(fang)可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫(zi)外線等(deng)十(shi)分穩定(ding),在(zai)不加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia),就具有優(you)良(liang)的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)理(li)(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)(dan)在(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)(you)及化學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)(you)、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣體的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體組織(zhi)不粘連,具有抗凝(ning)血作用,對(dui)肌體組織(zhi)的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特(te)別適合作為醫用材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同(tong)比分別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)用(yong)量(liang)(liang)(liang)約達2.0萬t。根據觀研天(tian)下的(de)新研究(jiu),增(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)用(yong)量(liang)(liang)(liang),可以大(da)幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)(liang)水平的(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需求的(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan)(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現(xian)自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌擴大(da)在政府采(cai)購(gou)的(de)市場份額,為改變目(mu)前國內政府采(cai)購(gou)以合資品(pin)牌產品(pin)為主(zhu)的(de)局面提(ti)供(gong)了保障。促進自主(zhu)品(pin)牌發展(zhan)(zhan),國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有(you)力保障。預測未來(lai)3年(nian),我國室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)大(da)(da)(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我國(guo)在(zai)(zai)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產技(ji)術(shu)(shu)方面(mian)取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)生產技(ji)術(shu)(shu)在(zai)(zai)2005年前被幾家跨國(guo)公司壟斷,但(dan)目(mu)前我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)(da)(da)國(guo),這2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始(shi)(shi)低(di)于石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并(bing)開始(shi)(shi)大(da)(da)(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)(da)(da)拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市(shi)場空間,同時(shi)將帶(dai)動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。