硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和(he)氧原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子(zi)上通常連有兩(liang)個有機基(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)、低溫性能,三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則(ze)可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫及(ji)耐(nai)油性能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性能良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍能工(gong)作(zuo)。引(yin)入苯基(ji)(ji)后(hou),可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性能也很突出,在(zai)180℃下可長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)于200℃也能承受數周或更長時間(jian)仍有彈性,瞬(shun)時可耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性好,氧氣(qi)透(tou)過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生理惰(duo)性、不(bu)會(hui)導(dao)致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出特性,因(yin)此(ci)在(zai)醫用領域(yu)應用廣泛。
主(zhu)要(yao)品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠分類的方法很多,通(tong)常按(an)(an)固(gu)化前的形(xing)態分為固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和(he)(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度(du)分為室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)所用(yong)單體的不(bu)同(tong),可(ke)分為甲基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng);按(an)(an)性(xing)能和(he)(he)用(yong)途的不(bu)同(tong)又可(ke)分為通(tong)用(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐高溫(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年,采(cai)用高比表面積的(de)(de)(de)(de)氣(qi)相法白炭(tan)黑補(bu)強的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階段,奠定了(le)現代(dai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)(de)(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)工(gong)業化研(yan)究(jiu)始于1957年,多(duo)家(jia)研(yan)究(jiu)所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸(dun)(dun),其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)(dun)。
高溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧烷變成彈性體的過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)成型的。它主要以高分子量(liang)的聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧烷為生膠(jiao),混入補(bu)(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)等(deng),在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)成彈性體。硅(gui)橡膠(jiao)的補(bu)(bu)強(qiang)主要是各種(zhong)(zhong)(zhong)類(lei)型的白炭(tan)黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的強(qiang)度增加(jia)數十倍。有(you)時為了降低(di)成本或(huo)改(gai)善膠(jiao)料(liao)性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)(zhong)(zhong)特殊的性能(neng),也加(jia)入相(xiang)應的各種(zhong)(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)劑(ji)(ji)(ji)。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)是各種(zhong)(zhong)(zhong)有(you)機(ji)過氧化(hua)物或(huo)加(jia)成反應催化(hua)劑(ji)(ji)(ji)。
加工成型方法如圖所示(shi)。一次(ci)硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行高(gao)分(fen)子鏈的(de)(de)交聯反(fan)應;二次(ci)硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進行補(bu)充(chong)交聯、驅(qu)除(chu)硫(liu)化劑分(fen)解產物和其(qi)他揮發性(xing)化合物以穩定硫(liu)化膠的(de)(de)各項性(xing)能。常用的(de)(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能(neng)
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)顯(xian)(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)膠(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環(huan)境(jing)下(xia),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對航(hang)空、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對氧、臭(chou)氧及紫(zi)外(wai)線等十(shi)分穩定(ding),在不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就具有(you)(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)具有(you)(you)(you)優異的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)常溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及化學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)具有(you)(you)(you)中(zhong)等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透(tou)(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)對空氣、氮、氧、二(er)氧化碳等氣體的(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體組織(zhi)不(bu)粘連,具有(you)(you)(you)抗(kang)凝血作用(yong),對肌體組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作為醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的(de)用量
據(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)協(xie)會(hui)統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)和(he)(he)1930.64萬輛(liang),同比(bi)分別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)用量(liang)約達2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研(yan)(yan)天下的(de)新研(yan)(yan)究,增(zeng)(zeng)加有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)(jian)方面(mian)的(de)用量(liang),可以大(da)幅度(du)提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全性(xing)能,因(yin)此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)提(ti)高(gao)都(dou)將推(tui)動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)需求的(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機關公務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意見(jian)稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)擴大(da)在政(zheng)府采購的(de)市場(chang)份額,為(wei)改(gai)變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府采購以合資品(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局面(mian)提(ti)供(gong)了(le)保(bao)障。促(cu)進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)應用提(ti)供(gong)有力保(bao)障。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)(shi)油基合成(cheng)橡膠(jiao),約占(zhan)非石(shi)(shi)(shi)(shi)油基合成(cheng)橡膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)(shi)(shi)油價格(ge)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時我(wo)國在硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技(ji)術方(fang)面取(qu)得突(tu)破,有機硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技(ji)術在2005年前被幾家(jia)跨(kua)國公司壟斷,但目前我(wo)國已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有機硅(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國,這(zhe)2個(ge)方(fang)面原因使硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格(ge)從2011年起開始低于石(shi)(shi)(shi)(shi)油基合成(cheng)橡膠(jiao),僅(jin)約為(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)(shi)油基橡膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)橡膠(jiao),并(bing)開始大(da)(da)規模替(ti)代石(shi)(shi)(shi)(shi)油基合成(cheng)橡膠(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)(da)拓(tuo)展(zhan)有機硅(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將(jiang)帶動硅(gui)油、硅(gui)烷(wan)偶聯劑和(he)硅(gui)樹(shu)脂(zhi)等其他有機硅(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。