硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)(gui)和氧原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通(tong)常連有兩個有機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含(han)甲基(ji)和少量(liang)乙烯(xi)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng),三氟丙(bing)基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油(you)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)(reng)能(neng)工作。引入苯基(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)(xing)(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)承(cheng)受(shou)數周(zhou)或更(geng)長時間仍(reng)(reng)有彈性(xing)(xing)(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好,氧氣透(tou)過(guo)率在(zai)合成聚合物(wu)中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域(yu)應用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分類的方法(fa)很多,通常(chang)按固化
前的形態分為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫(wen)度分為(wei)室(shi)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)的不(bu)同,可分為(wei)甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性(xing)能和(he)用(yong)途的不(bu)同又可分為(wei)通用(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低(di)溫(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)(wei)催化(hua)劑合(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比表(biao)面積的(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍(yue)升(sheng)到(dao)實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)(cheng)開始生產(chan)(chan)(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)(ye)化(hua)研究(jiu)始于1957年,多家(jia)研究(jiu)所和企業(ye)(ye)陸(lu)續開發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底(di),中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)(chan)能力為(wei)(wei)135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚硅氧烷變成(cheng)彈(dan)(dan)性(xing)(xing)體的(de)過程是經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要(yao)以高分子(zi)量的(de)聚甲基乙烯基硅氧烷為(wei)生膠(jiao),混(hun)入補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱加壓(ya)下(xia)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈(dan)(dan)性(xing)(xing)體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是各(ge)(ge)種類型的(de)白炭黑(hei),可(ke)使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增加數十倍(bei)。有時為(wei)了降低成(cheng)本或改(gai)善(shan)膠(jiao)料性(xing)(xing)能及賦(fu)予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種特殊的(de)性(xing)(xing)能,也加入相應的(de)各(ge)(ge)種添加劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)(ge)種有機過氧化(hua)(hua)(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工(gong)成型(xing)方法如圖(tu)所(suo)示。一次硫(liu)化的目的是進行高分子(zi)鏈(lian)的交(jiao)聯反應;二次硫(liu)化的目的是進行補充交(jiao)聯、驅除硫(liu)化劑分解(jie)產物和其(qi)他揮發性(xing)化合物以(yi)穩定硫(liu)化膠的各項(xiang)性(xing)能。常用的設備有開放式煉膠機、捏合機及真(zhen)空密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)能(neng)無明顯(xian)(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達(da)-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等十分穩定,在不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)和耐(nai)電弧性(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體組織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用,對肌體組織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為醫(yi)用材料。
硅(gui)橡(xiang)膠的(de)用量(liang)
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分(fen)別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的用(yong)(yong)量約(yue)達2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研天下的新研究,增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面(mian)(mian)的用(yong)(yong)量,可以大幅(fu)度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的提(ti)高都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的增(zeng)加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)的汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度黨(dang)政(zheng)機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大在(zai)(zai)政(zheng)府采購(gou)的市場份額(e),為(wei)(wei)改變目前國(guo)內政(zheng)府采購(gou)以合(he)資品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)產品(pin)(pin)(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的局面(mian)(mian)提(ti)供了保(bao)(bao)障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)的繁(fan)榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的應用(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)(bao)障。預測未來(lai)3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以年均(jun)20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價(jia)(jia)格的(de)(de)(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)時我國在(zai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方面(mian)取得突破(po),有機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)2005年(nian)前被幾(ji)家跨國公司壟斷,但(dan)目前我國已發(fa)展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)第1大國,這2個方面(mian)原因(yin)使(shi)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)(jia)格從2011年(nian)起(qi)開(kai)始(shi)低(di)于(yu)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉(lian)價(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并(bing)開(kai)始(shi)大規(gui)模替代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大拓(tuo)展有機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)時將帶動(dong)硅(gui)油(you)、硅(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)樹脂(zhi)等其他(ta)有機(ji)硅(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)消費。