硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)(gui)和(he)氧原子交(jiao)替構成,硅(gui)(gui)原子上通常(chang)連有兩(liang)個有機基(ji)團的橡(xiang)(xiang)膠。普通的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由(you)含甲基(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)的硅(gui)(gui)氧鏈節(jie)組成。苯基(ji)的引入(ru)可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的耐高(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及氰基(ji)的引入(ru)則(ze)可(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的耐溫及耐油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐低溫性(xing)(xing)(xing)能良好,一(yi)般在(zai)-55℃下仍能工(gong)作。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的耐熱(re)性(xing)(xing)(xing)能也(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)于(yu)200℃也(ye)能承受數周或更長時(shi)間仍有彈(dan)性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)耐300℃以上的高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)合成聚合物中是較高(gao)的。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝血的突(tu)出特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛(fan)。
主(zhu)要品(pin)種
硅橡膠分類的(de)方法很多,通常(chang)按(an)固化
前(qian)的(de)形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡膠和液(ye)體(ti)硅(gui)橡膠;按(an)硫化溫度(du)分(fen)為(wei)室溫硫化硅(gui)橡膠,高(gao)(gao)溫硫化硅(gui)橡膠;按(an)所用單體(ti)的(de)不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡膠,甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡膠、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠等;按(an)性能和用途的(de)不同又(you)可分(fen)為(wei)通用型(xing)、超耐(nai)低溫型(xing)、超耐(nai)高(gao)(gao)溫型(xing)、高(gao)(gao)強(qiang)力(li)型(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國以三氯(lv)化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合(he)成(cheng)的。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年,采用高比(bi)表面積的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的性(xing)能(neng)躍升到實用階段,奠(dian)定了(le)現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產技(ji)術的基礎。從二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開始(shi)生(sheng)(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的國家有(you)美國。俄羅斯、德國、日(ri)本、韓國和(he)中國等。中國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的工業化(hua)研究始(shi)于(yu)1957年,多家研究所和(he)企業陸續開發出各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產能(neng)力為135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性體的(de)過程是經(jing)過高溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高分子量的(de)聚甲基(ji)乙(yi)烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao)(jiao),混(hun)入補(bu)強填料(liao)、硫化(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫化(hua)成(cheng)彈性體。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強主要是各種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度增(zeng)加(jia)數十倍(bei)。有時為(wei)了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦予硫化(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)性能,也加(jia)入相應的(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫化(hua)劑(ji)(ji)是各種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方法(fa)如圖(tu)所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分子(zi)鏈的(de)(de)交聯反(fan)應;二(er)次(ci)硫(liu)(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)(liu)化劑分解產物(wu)和(he)其他揮發性(xing)化合物(wu)以穩定(ding)硫(liu)(liu)化膠的(de)(de)各項(xiang)性(xing)能。常用(yong)的(de)(de)設備有(you)開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空(kong)密煉(lian)機。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在(zai)200℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)(ming)顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達(da)-100℃,表(biao)明(ming)(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)(dui)(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)(dui)氧、臭氧及紫外線(xian)等(deng)十分穩(wen)定,在(zai)不(bu)加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具(ju)有優良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理機(ji)(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物理機(ji)(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理機(ji)(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織不(bu)粘(zhan)連,具(ju)有抗凝血(xue)作用(yong),對(dui)(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特別適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅(gui)橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)(chan)銷(xiao)分(fen)別達(da)到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang),可(ke)以(yi)(yi)大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)和單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵(li)自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)擴大(da)在政府采購的(de)(de)市(shi)場份(fen)額,為改變(bian)目(mu)前國內政府采購以(yi)(yi)合資品牌(pai)產(chan)(chan)(chan)品為主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面(mian)提(ti)供了保障(zhang)(zhang)。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品牌(pai)發(fa)展,國產(chan)(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有(you)力(li)保障(zhang)(zhang)。預測(ce)未來3年,我國室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)(yi)年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非石油基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非石油基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石油價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時我國在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)在2005年(nian)前(qian)被幾家跨(kua)國公司壟斷,但目前(qian)我國已發展(zhan)成(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國,這2個方面原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開始(shi)低于石油基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)(da)宗石油基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模(mo)替代石油基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)(jiang)極大(da)(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場(chang)空間,同時將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費。