硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子(zi)交替(ti)構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通常(chang)連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)含(han)甲(jia)基(ji)(ji)和(he)少量(liang)乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組(zu)成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐溫(wen)(wen)及耐油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍能(neng)(neng)工作。引入苯基(ji)(ji)后(hou),可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)(neng)也(ye)很(hen)突(tu)出,在180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數周或更長時間(jian)仍有彈性(xing),瞬時可(ke)耐300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧氣透過率在合成(cheng)聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有生(sheng)理惰(duo)性(xing)、不(bu)會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此在醫用領域(yu)應用廣泛(fan)。
主要品種
硅橡膠分類的(de)方法很多,通(tong)常按固(gu)化
前的(de)形態(tai)分為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度(du)分為(wei)室溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體(ti)的(de)不同(tong),可分為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)(yong)途的(de)不同(tong)又可分為(wei)通用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油(you)型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)以三氯化鐵為(wei)催化劑合(he)成的(de)(de)(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問(wen)世。1948年,采用(yong)(yong)高(gao)比(bi)表面積的(de)(de)(de)氣相(xiang)法白(bai)炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能(neng)躍升(sheng)到實用(yong)(yong)階段(duan),奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)技術(shu)的(de)(de)(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)烷合(he)成開始(shi)(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)化研(yan)究始(shi)(shi)于1957年,多家研(yan)究所和企(qi)業(ye)陸續開發出(chu)各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千噸,其(qi)中(zhong)(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫(liu)化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)(cheng)彈性體的過(guo)(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)型的。它主要(yao)(yao)以高分子量的聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加熱(re)加壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)彈性體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的補(bu)強主要(yao)(yao)是(shi)各(ge)種類型的白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的強度增加數十(shi)倍。有(you)時(shi)為了降低成(cheng)(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種特(te)殊的性能,也加入相應的各(ge)種添加劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)各(ge)種有(you)機過(guo)(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加成(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)應催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)(jin)行高(gao)分(fen)子鏈的(de)(de)交聯(lian)反應(ying);二次(ci)硫(liu)化的(de)(de)目的(de)(de)是進(jin)(jin)行補充交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化劑(ji)分(fen)解產(chan)物和(he)其他揮發性化合物以穩(wen)定(ding)硫(liu)化膠(jiao)的(de)(de)各項性能(neng)。常用(yong)的(de)(de)設備(bei)有開放式煉(lian)(lian)膠(jiao)機、捏合機及真(zhen)空密煉(lian)(lian)機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就具有優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好(hao)。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)于通(tong)用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學(xue)試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體組(zu)織不粘連(lian),具有抗凝(ning)血作用(yong)(yong),對(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別(bie)適合作為醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠的用量(liang)
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產銷分(fen)別達到(dao)1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分(fen)別增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根據觀研天(tian)下(xia)的(de)新研究,增(zeng)(zeng)加有機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)用(yong)(yong)(yong)量,可(ke)以(yi)大(da)幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水平的(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)橡膠(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)增(zeng)(zeng)加。國家(jia)鼓(gu)勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨政機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品牌擴大(da)在(zai)政府采購的(de)市場(chang)份額,為(wei)改變目前(qian)國內政府采購以(yi)合資品牌產品為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)局面提(ti)供(gong)了保障。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品牌發展,國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供(gong)有力(li)保障。預測(ce)未來3年(nian)(nian),我國室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)是重要的(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成橡膠(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成橡膠(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)(shi)油價格的(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同時我(wo)國(guo)(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技術(shu)(shu)方面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)生產(chan)(chan)技術(shu)(shu)在(zai)2005年(nian)前(qian)被(bei)幾家跨國(guo)(guo)公司(si)壟斷(duan),但目前(qian)我(wo)國(guo)(guo)已發(fa)展成為(wei)(wei)全(quan)球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國(guo)(guo),這2個方面(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)價格從2011年(nian)起開始低于(yu)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成橡膠(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油基(ji)(ji)橡膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)(he)成橡膠(jiao),并開始大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油基(ji)(ji)合(he)(he)(he)成橡膠(jiao)。這將極大(da)(da)拓(tuo)展有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)消費(fei)。