硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和氧原子(zi)交替構成,硅(gui)原子(zi)上(shang)通常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可提高硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐高、低溫(wen)(wen)性能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則(ze)可提高硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)(wen)及(ji)耐油性能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐低溫(wen)(wen)性能(neng)良好(hao)(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性能(neng)也很突出(chu),在(zai)180℃下可長期工作,稍高于(yu)200℃也能(neng)承受數(shu)周或更(geng)長時(shi)間仍有(you)(you)彈性,瞬時(shi)可耐300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性好(hao)(hao),氧氣透過(guo)率在(zai)合(he)成聚合(he)物中是較高的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰性、不會(hui)導致凝血(xue)的(de)(de)(de)突出(chu)特性,因此(ci)在(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)(fen)類的(de)方(fang)法很多,通常按(an)固化前(qian)的(de)形(xing)態分(fen)(fen)(fen)為(wei)固體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)(yong)(yong)(yong)單體的(de)不同,可分(fen)(fen)(fen)為(wei)甲基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯(xi)基硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用(yong)(yong)(yong)(yong)途(tu)的(de)不同又(you)可分(fen)(fen)(fen)為(wei)通用(yong)(yong)(yong)(yong)型、超耐低溫(wen)型、超耐高(gao)溫(wen)型、高(gao)強力(li)型、耐油型、醫用(yong)(yong)(yong)(yong)型等等。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)早期是由美國(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)(wei)催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)產品問世。1948年,采用(yong)高比表(biao)面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用(yong)階(jie)段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有(you)美國(guo)。俄羅(luo)斯、德(de)國(guo)、日(ri)本(ben)、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年,多家研(yan)究(jiu)所和企(qi)業(ye)陸續開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)產能力為(wei)(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅氧烷變成(cheng)彈(dan)性體的(de)(de)過程是(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主要以高分子量(liang)的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧烷為(wei)生膠(jiao),混(hun)入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補(bu)強(qiang)主要是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)增加(jia)數(shu)十(shi)倍。有時為(wei)了降(jiang)低成(cheng)本或改善膠(jiao)料(liao)性能及賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊(shu)的(de)(de)性能,也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)各(ge)種添(tian)加(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種有機(ji)過氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型方法如圖(tu)所示。一(yi)次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)高分(fen)子(zi)鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)行(xing)補(bu)充交(jiao)聯、驅除(chu)硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設(she)備(bei)有(you)開放式煉膠(jiao)(jiao)機、捏合(he)機及(ji)真空密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特(te)(te)征是(shi)(shi)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上(shang)的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對航空、宇航工(gong)業(ye)的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十(shi)分穩(wen)定,在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)情況下,就具有優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)理(li)(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等氣(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組(zu)織(zhi)不粘連,具有抗凝(ning)血作用(yong),對肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)(te)別適合作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)車(che)工業協會統(tong)計(ji),2012年,汽(qi)(qi)車(che)產銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分(fen)別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)工業硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬t。根(gen)據觀研天下(xia)的(de)新研究(jiu),增加有(you)機硅(gui)(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)(bu)件(jian)方面(mian)的(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)的(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)產量(liang)(liang)和單車(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)提(ti)高(gao)都將推動(dong)汽(qi)(qi)車(che)工業對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求的(de)增加。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)車(che)零(ling)部(bu)(bu)件(jian)實現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年度(du)黨政(zheng)機關公務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型目錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府采(cai)購的(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府采(cai)購以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局(ju)面(mian)提(ti)供(gong)了保(bao)障(zhang)。促(cu)進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)車(che)業的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有(you)力保(bao)障(zhang)。預測未來3年,我國(guo)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)行(xing)業將以(yi)年均20%增長。
此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非石(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)油價格的(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時(shi)(shi)我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技術方面取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產技術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國公(gong)司壟斷,但目前(qian)我國已發(fa)展(zhan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全(quan)球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)(dan)體(ti)第1大(da)國,這(zhe)2個方面原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開始低于石(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)(yue)為(wei)(wei)大(da)宗(zong)石(shi)油基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)規模(mo)替代石(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時(shi)(shi)將帶動硅(gui)油、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產品的(de)(de)(de)消(xiao)費。