硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子(zi)(zi)交替(ti)構成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)(zi)上(shang)通常連(lian)有(you)兩個有(you)機(ji)基團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基和少量乙(yi)烯基的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙基及氰基的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則(ze)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍能(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基后(hou),可(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)也(ye)很(hen)突出,在180℃下(xia)可(ke)(ke)長期工作(zuo),稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受(shou)數周或更長時間仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好,氧氣(qi)透過率(lv)在合成聚(ju)合物中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)、不(bu)會導(dao)致凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要(yao)品種
硅橡膠分類的方法很多,通(tong)常(chang)按固化
前的(de)形態(tai)分(fen)(fen)為固(gu)體(ti)硅(gui)橡膠(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)橡膠(jiao);按(an)(an)硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為室溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao),高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao);按(an)(an)所用(yong)(yong)(yong)單體(ti)的(de)不同,可(ke)(ke)分(fen)(fen)為甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡膠(jiao)等;按(an)(an)性能和用(yong)(yong)(yong)途的(de)不同又可(ke)(ke)分(fen)(fen)為通用(yong)(yong)(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)、耐(nai)油(you)型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)(yong)型(xing)(xing)等等。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)以三(san)氯(lv)(lv)化鐵為(wei)催化劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問(wen)世。1948年,采用高比表(biao)面(mian)積的(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)性能(neng)躍(yue)升到實用階(jie)段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基礎。從(cong)二甲基二氯(lv)(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)工(gong)業(ye)化研(yan)究始于1957年,多家研(yan)究所和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力為(wei)135千噸(dun),其中高溫(wen)膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫(liu)化硅(gui)橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧(yang)烷變成彈性(xing)(xing)體的過(guo)(guo)程(cheng)是(shi)經過(guo)(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成型的。它主(zhu)要以高(gao)分子量(liang)的聚甲基乙烯基硅(gui)(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混(hun)入(ru)補強填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)劑等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)(liu)化(hua)成彈性(xing)(xing)體。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的補強主(zhu)要是(shi)各(ge)種類(lei)型的白炭黑(hei),可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的強度增加(jia)(jia)數十倍。有時(shi)為了降低成本(ben)或(huo)改善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)及(ji)賦予(yu)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊(shu)的性(xing)(xing)能(neng)(neng),也加(jia)(jia)入(ru)相應的各(ge)種添加(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)種有機過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)物(wu)或(huo)加(jia)(jia)成反應催(cui)化(hua)劑。
加工(gong)成型方法如圖所示。一次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分子(zi)鏈(lian)的(de)(de)交聯反應;二次硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化劑分解(jie)產物和其他揮(hui)發性化合物以(yi)穩定硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備(bei)有開(kai)放式(shi)煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主(zhu)要性(xing)能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)一半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能保(bao)持一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能無(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能優異。這(zhe)對(dui)(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧、臭氧及紫外(wai)線(xian)等十(shi)分穩(wen)定(ding)(ding),在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就具有(you)(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)能比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)能優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及化學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)(you)中等的(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)體(ti)透過(guo)性(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化碳(tan)等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)不粘連,具有(you)(you)抗(kang)凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌(ji)體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別(bie)適合作為(wei)醫用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的用(yong)量(liang)
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)銷分別達(da)(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)(da)2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可(ke)以(yi)(yi)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)和單(dan)車(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高都(dou)將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零部件實(shi)現自主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)選用(yong)車(che)型目錄(lu)(征(zheng)求意(yi)見稿(gao))》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政(zheng)府采購(gou)(gou)的(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)內(nei)政(zheng)府采購(gou)(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)供(gong)了保障。促進自主(zhu)品(pin)牌(pai)發展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)應(ying)用(yong)提(ti)(ti)供(gong)有(you)力保障。預(yu)測未來3年(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年(nian)均(jun)20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)價(jia)(jia)格的(de)(de)大(da)幅(fu)上漲,同時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原(yuan)(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技(ji)術(shu)方(fang)面取得(de)突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生(sheng)產技(ji)術(shu)在2005年(nian)(nian)前(qian)被幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我國(guo)已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大(da)國(guo),這2個方(fang)面原(yuan)(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)(jia)格從(cong)2011年(nian)(nian)起開(kai)始低(di)于石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價(jia)(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)規(gui)模替代(dai)石(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市(shi)場(chang)空間(jian),同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。