硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)原子上通(tong)常(chang)連有(you)(you)兩個(ge)有(you)(you)機(ji)基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節(jie)組成。苯(ben)(ben)基(ji)的(de)(de)引(yin)入可提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)引(yin)入則可提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一般(ban)在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作。引(yin)入苯(ben)(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突出(chu),在(zai)(zai)180℃下(xia)可長期(qi)工作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承(cheng)受數周或更長時間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時可耐(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)好,氧(yang)氣(qi)透過(guo)率(lv)在(zai)(zai)合成聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理(li)惰(duo)性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出(chu)特性(xing),因此(ci)在(zai)(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅橡膠分(fen)類的(de)方(fang)法很多,通常(chang)按固化
前的形態分(fen)(fen)為(wei)固(gu)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用單體的不同(tong),可(ke)分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用途(tu)的不同(tong)又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)通(tong)用型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐高溫(wen)型(xing)、高強(qiang)力(li)型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫(yi)用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期(qi)是(shi)由美(mei)國(guo)(guo)以三氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵為(wei)催化(hua)(hua)劑合成的(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用(yong)高比表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到(dao)(dao)實用(yong)階段,奠定了(le)現(xian)代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)(lv)硅(gui)烷合成開始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化(hua)(hua)研究始(shi)于1957年,多家研究所和企(qi)業陸續開發出(chu)各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到(dao)(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性體的過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的。它主要以(yi)高分(fen)子(zi)量的聚(ju)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的補強(qiang)主要是各種(zhong)(zhong)類(lei)型的白炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的強(qiang)度(du)增加(jia)數(shu)十倍。有時為了降低(di)成(cheng)本或(huo)(huo)改(gai)善膠(jiao)(jiao)料性能(neng)及賦予(yu)硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的性能(neng),也加(jia)入相應(ying)的各種(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫(liu)化(hua)劑是各種(zhong)(zhong)有機過氧(yang)(yang)化(hua)物或(huo)(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑。
加(jia)工(gong)成型方法(fa)如(ru)圖所示。一次(ci)硫(liu)化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進(jin)行高分(fen)(fen)子(zi)鏈的(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進(jin)行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑分(fen)(fen)解產物和其他揮發性化合物以穩定硫(liu)化膠的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特征是高(gao)(gao)溫穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但在(zai)(zai)200℃以(yi)上的(de)高(gao)(gao)溫環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)(biao)面(mian)硬(ying)度,且(qie)力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化(hua)(hua)溫度一(yi)般(ban)為(wei)-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表(biao)(biao)明其(qi)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)意義(yi)重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫(zi)外(wai)線等(deng)十分(fen)穩定,在(zai)(zai)不加(jia)任(ren)何添(tian)加(jia)劑的(de)情況下(xia),就具(ju)(ju)有優良(liang)的(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優異的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫下(xia)的(de)物理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)(zai)150℃的(de)高(gao)(gao)溫和(he)(he)-50℃的(de)低溫下(xia),其(qi)物理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油(you)及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等(deng)的(de)耐(nai)(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍(bei)。(8)生理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組織不粘(zhan)連(lian),具(ju)(ju)有抗凝血作(zuo)用,對(dui)(dui)肌體(ti)(ti)組織的(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特別適合作(zuo)為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠的用(yong)量
據(ju)中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會(hui)統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別(bie)增長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天(tian)下(xia)的(de)(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增加有(you)機(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大幅度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增加。國(guo)(guo)家鼓勵(li)自主品牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現(xian)自主化(hua),《2012年(nian)度黨政機(ji)關公(gong)務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自主品牌(pai)擴大在政府采購的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)(wei)改(gai)變目(mu)前(qian)國(guo)(guo)內政府采購以合資品牌(pai)產(chan)(chan)品為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供了保障。促進自主品牌(pai)發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力保障。預測(ce)未來(lai)3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為石(shi)油價格的(de)(de)(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)(yuan)料有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生產技術方(fang)面(mian)取得突(tu)破,有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年前(qian)被幾家跨國(guo)(guo)公司(si)壟斷(duan),但目前(qian)我國(guo)(guo)已發(fa)展成為全球有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體第(di)1大國(guo)(guo),這2個方(fang)面(mian)原(yuan)(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從2011年起(qi)開始(shi)低于石(shi)油基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅(jin)約為大宗石(shi)油基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為廉(lian)價的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大規模替(ti)代石(shi)油基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大拓展有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等(deng)其(qi)他有(you)(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。