硅橡膠是(shi)指主鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通常連有(you)兩個有(you)機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠主要由(you)含甲(jia)基和(he)少量乙(yi)烯基的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)(cheng)。苯基的(de)(de)引入可提高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙(bing)基及氰基的(de)(de)引入則可提高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引入苯基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下可長期工作(zuo),稍高(gao)(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承(cheng)受(shou)數周或更長時(shi)間仍有(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透過率(lv)在(zai)合成(cheng)(cheng)聚合物中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠還具(ju)有(you)生理惰性(xing)(xing)、不(bu)會導致凝血(xue)的(de)(de)突(tu)出特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用(yong)(yong)領域應用(yong)(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分類(lei)的(de)方法很多(duo),通常按固化前(qian)的(de)形態(tai)分為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)(liu)化溫(wen)度分為(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單(dan)體的(de)不同,可(ke)分為(wei)甲基(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)不同又(you)可(ke)分為(wei)通用(yong)型、超耐低溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力(li)型、耐油型、醫(yi)用(yong)型等等。
發(fa)展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采(cai)用(yong)高比表(biao)面積的(de)(de)(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)性能躍升(sheng)到實(shi)用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術(shu)的(de)(de)(de)基礎。從(cong)二甲(jia)基二氯(lv)硅(gui)烷(wan)合成開始生產(chan)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)(jia)有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)工(gong)業化(hua)研究始于1957年(nian),多家(jia)(jia)研究所和企(qi)業陸續開發出(chu)各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)彈(dan)(dan)性(xing)體的(de)過(guo)(guo)程(cheng)是經過(guo)(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高分子量的(de)聚甲基乙烯(xi)基硅(gui)氧烷為生膠(jiao),混入補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈(dan)(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主要是各種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強(qiang)度增(zeng)加數十倍。有時為了降低成(cheng)本或改(gai)善(shan)膠(jiao)料(liao)性(xing)能(neng)(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各種(zhong)特(te)殊的(de)性(xing)能(neng)(neng),也(ye)加入相(xiang)應的(de)各種(zhong)添加劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各種(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)物或加成(cheng)反應催化(hua)劑(ji)。
加工成(cheng)型(xing)方法如(ru)圖所(suo)示。一次硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是進行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化劑(ji)分解產物(wu)和其他揮發性(xing)化合(he)物(wu)以穩定硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)各項性(xing)能。常(chang)用的(de)(de)(de)設備有開放式煉膠(jiao)(jiao)機(ji)、捏合(he)機(ji)及真空(kong)密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)(du)僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du)(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外(wai)線(xian)等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加(jia)任何(he)添加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia),就具有(you)(you)(you)優(you)(you)良的(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)優(you)(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空(kong)氣、氮、氧、二(er)氧化(hua)碳(tan)等(deng)氣體(ti)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織(zhi)不粘連(lian),具有(you)(you)(you)抗凝血作(zuo)用(yong)(yong),對肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作(zuo)為(wei)醫(yi)用(yong)(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中國汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分(fen)(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分(fen)(fen)別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根(gen)據(ju)觀研天下的(de)(de)新研究(jiu),增加有機硅材(cai)料(liao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方(fang)面(mian)的(de)(de)用(yong)量,可以(yi)大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)(de)提高(gao)都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增加。國家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發(fa)(fa)展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政機關(guan)公(gong)務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)擴大在政府采購的(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國內政府采購以(yi)合資(zi)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面(mian)提供了保障(zhang)。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)發(fa)(fa)展,國產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用(yong)提供有力保障(zhang)。預測未來3年(nian),我國室(shi)溫硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行(xing)業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同時(shi)(shi)我(wo)(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵(jian)原料有(you)(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術方(fang)面取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)技術在(zai)2005年前(qian)(qian)被幾家(jia)跨國(guo)公司(si)壟斷,但目(mu)前(qian)(qian)我(wo)(wo)國(guo)已發展成(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這(zhe)2個方(fang)面原因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始(shi)大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極大(da)(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同時(shi)(shi)將(jiang)帶(dai)動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和(he)硅(gui)樹脂等(deng)其他有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費。