硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)和(he)氧原(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)原(yuan)子(zi)上通常(chang)連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要(yao)由(you)含甲(jia)基(ji)(ji)和(he)少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節組(zu)成。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)(wen)及(ji)(ji)耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承(cheng)受數周或(huo)更長(chang)時(shi)間仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率(lv)在(zai)合成聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分類的(de)方法很多,通常按(an)固(gu)化(hua)前的(de)形態分為(wei)(wei)固(gu)體(ti)(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度(du)分為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單(dan)體(ti)(ti)的(de)不同,可分為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈(jing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)(yong)途(tu)的(de)不同又可分為(wei)(wei)通用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵(tie)為催化(hua)(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)產(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用高(gao)比表(biao)面(mian)積(ji)的(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補(bu)強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階段,奠(dian)定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化(hua)(hua)研究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研究所和企(qi)業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其中(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚(ju)硅氧烷(wan)變(bian)成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)體的過程是(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的。它主要以高分子量的聚(ju)甲(jia)基乙(yi)烯(xi)基硅氧烷(wan)為(wei)(wei)生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補強(qiang)(qiang)填(tian)料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅橡膠(jiao)(jiao)的補強(qiang)(qiang)主要是(shi)(shi)各(ge)種類(lei)型(xing)(xing)的白炭黑,可(ke)使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的強(qiang)(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)(wei)了降低(di)成(cheng)(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的性(xing)能,也加(jia)(jia)入(ru)相應的各(ge)種添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各(ge)種有機(ji)過氧化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工(gong)成(cheng)型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進行高分子鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進行補充(chong)交聯(lian)(lian)、驅(qu)除硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)(de)各項性(xing)能。常(chang)用的(de)(de)(de)設備有(you)開(kai)放(fang)式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征(zheng)是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)(dan)在200℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保(bao)持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異(yi)。這對(dui)(dui)航空、宇航工業(ye)的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩(wen)定,在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)情(qing)況(kuang)下,就具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)(dan)在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)(wu)理機(ji)械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味(wei),無嗅(xiu),與人體組織不粘連(lian),具(ju)有(you)(you)抗凝(ning)血作用,對(dui)(dui)肌(ji)體組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作為醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據觀研天(tian)下(xia)的(de)(de)新研究,增(zeng)加有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)(de)用(yong)量(liang),可以大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)提高(gao)都(dou)將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機關(guan)(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意(yi)見稿)》為自(zi)主(zhu)品牌擴大在(zai)政府采(cai)(cai)購的(de)(de)市場(chang)份額,為改(gai)變目前(qian)國(guo)內政府采(cai)(cai)購以合資品牌產(chan)品為主(zhu)的(de)(de)局面(mian)提供了保障。促進自(zi)主(zhu)品牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)提供有力保障。預(yu)測未來3年(nian),我國(guo)室(shi)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)非石油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)(dan)因為石油(you)(you)價格的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)料有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術方面取得突破,有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被幾家跨國公司(si)壟(long)斷,但(dan)(dan)目前我國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為全(quan)球有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)(ti)第1大(da)國,這2個方面原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)價格從2011年起開始(shi)低于石油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大(da)宗(zong)石油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開始(shi)大(da)規(gui)模替代石油(you)(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展(zhan)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)費。