硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上通常連有兩個(ge)有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要(yao)由含甲(jia)基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一(yi)般(ban)在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu),在(zai)180℃下(xia)可(ke)(ke)(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數周或更(geng)長時(shi)間仍有彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種(zhong)
硅橡(xiang)膠(jiao)分(fen)類的(de)(de)(de)方法(fa)很多,通常按固化(hua)前的(de)(de)(de)形態(tai)分(fen)為固體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化(hua)溫(wen)度(du)分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)的(de)(de)(de)不(bu)同,可分(fen)為甲基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅橡(xiang)膠(jiao)、氟硅,腈硅橡(xiang)膠(jiao)等;按性能和(he)用(yong)途的(de)(de)(de)不(bu)同又可分(fen)為通用(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美國(guo)以三(san)氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產(chan)品問(wen)世(shi)。1948年(nian),采用高比(bi)表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升到實用階段,奠(dian)定了(le)現代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)(de)基礎。從二(er)(er)甲基二(er)(er)氯硅(gui)烷合(he)成開始(shi)生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家(jia)有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研究所和企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)能力(li)為135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化硅橡膠是(shi)指聚硅氧烷變成(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)型(xing)的(de)。它主要以高分(fen)子量的(de)聚甲基乙烯基硅氧烷為生膠,混入補強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化劑(ji)等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化成(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅橡膠的(de)補強(qiang)主要是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭黑,可使硫(liu)化膠的(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數十倍(bei)。有時為了降低成(cheng)本或改善膠料(liao)性(xing)能及(ji)賦予硫(liu)化膠各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)入相應(ying)的(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有機過氧化物或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化劑(ji)。
加工(gong)成型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)高分(fen)子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應(ying);二(er)次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和其他(ta)揮發性化(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用(yong)的(de)(de)設備有開放式煉膠機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主要(yao)性(xing)能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)面(mian)硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達(da)-100℃,表(biao)明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩定(ding),在(zai)不加(jia)任何(he)添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情(qing)況下,就具有優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優異的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物理(li)機械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油及化學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與(yu)人體(ti)組織不粘連,具有抗凝血作用(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別(bie)適(shi)合作為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)(fen)別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分(fen)(fen)別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量約達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新(xin)研(yan)究,增加有機硅(gui)(gui)材(cai)料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)用(yong)量,可以大幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平(ping)的(de)(de)提(ti)高(gao)都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需(xu)求(qiu)的(de)(de)增加。國(guo)家鼓勵(li)自主(zhu)品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現(xian)自主(zhu)化,《2012年度(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自主(zhu)品牌擴大在(zai)(zai)政(zheng)府采購的(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采購以合資品牌產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自主(zhu)品牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保障。預測未來3年,我國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將以年均20%增長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約占非(fei)石(shi)(shi)油(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)(shu)方面取得(de)突(tu)破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)(shu)在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)公司(si)壟斷,但目(mu)前(qian)我國(guo)已發(fa)展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國(guo),這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)價格從2011年起開(kai)始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約為(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并開(kai)始(shi)大(da)(da)規(gui)模替代石(shi)(shi)油(you)基合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這將(jiang)極大(da)(da)拓展有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)市場(chang)空(kong)間,同時將(jiang)帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他(ta)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)消費。