硅橡膠是指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩(liang)個(ge)有(you)機基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成(cheng)。苯(ben)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫性(xing)能,三(san)氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫性(xing)能良好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)能也很突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能承受(shou)數周(zhou)或更長時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)耐300℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理(li)惰(duo)性(xing)、不會導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing),因此在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅橡(xiang)膠(jiao)分類的方法很多,通(tong)常(chang)按固化
前的(de)形態分(fen)為固體硅橡(xiang)膠和液(ye)體硅橡(xiang)膠;按(an)硫化(hua)溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠,高溫(wen)硫化(hua)硅橡(xiang)膠;按(an)所用(yong)(yong)單(dan)體的(de)不同,可分(fen)為甲(jia)基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠,甲(jia)基(ji)苯(ben)基(ji)乙烯基(ji)硅橡(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)膠等;按(an)性能和用(yong)(yong)途的(de)不同又可分(fen)為通用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)(xing)、超(chao)(chao)耐低(di)溫(wen)型(xing)(xing)(xing)(xing)、超(chao)(chao)耐高溫(wen)型(xing)(xing)(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)(xing)(xing)、耐油(you)型(xing)(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期(qi)是(shi)由(you)美國以(yi)三氯化鐵(tie)為催(cui)化劑合(he)(he)成(cheng)的。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高比表面積的氣相法(fa)白炭黑補強的硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的性能躍升到實用階段(duan),奠定了現代(dai)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合(he)(he)成(cheng)開(kai)(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的國家(jia)有美國。俄羅斯、德國、日本、韓(han)國和中國等。中國硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化研究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研究所和企業(ye)陸續開(kai)(kai)發(fa)出各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫(wen)硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)過(guo)(guo)程是經(jing)過(guo)(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)。它主要以高分(fen)子量的(de)聚(ju)甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)氧烷(wan)為生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入(ru)補(bu)強填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強主要是各(ge)種類型(xing)的(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度增加(jia)(jia)數(shu)十倍(bei)。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)能及賦(fu)予(yu)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)各(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有(you)機(ji)過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工(gong)成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目(mu)(mu)的(de)是進行高分子鏈的(de)交聯(lian)反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)目(mu)(mu)的(de)是進行補充交聯(lian)、驅除(chu)硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發性化(hua)(hua)合物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各項性能。常(chang)用的(de)設(she)備有開(kai)放(fang)式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密(mi)煉機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半(ban),但在(zai)200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)(wu)明顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可(ke)達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)意(yi)義重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加任(ren)何添加劑的(de)(de)情況下,就具有(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)氣體(ti)(ti)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)(wu)味(wei),無(wu)(wu)(wu)嗅(xiu),與人體(ti)(ti)組織不粘連,具有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中國汽(qi)車(che)(che)工業協會統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工業硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)用量(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀研天下的(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加有機硅材料在汽(qi)車(che)(che)零(ling)(ling)部件方面的(de)(de)用量(liang),可(ke)以大幅度提(ti)高汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單車(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)車(che)(che)工業對硅橡膠(jiao)(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)零(ling)(ling)部件實現自主化(hua),《2012年(nian)(nian)度黨政(zheng)機關公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型(xing)目錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為自主品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府(fu)采購的(de)(de)市場份(fen)額,為改(gai)變(bian)目前(qian)國內政(zheng)府(fu)采購以合(he)資品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為主的(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保障。促進自主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國產(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)應(ying)用提(ti)供(gong)有力保障。預測未來3年(nian)(nian),我國室溫硫化(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)車(che)(che)行(xing)業將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),約(yue)占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)消費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大幅上漲,同時(shi)我(wo)國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術(shu)(shu)方面(mian)取得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)術(shu)(shu)在2005年(nian)前被(bei)幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前我(wo)國(guo)(guo)已發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)全(quan)球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第(di)1大國(guo)(guo),這2個方面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起(qi)開(kai)(kai)始低于石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)(kai)始大規模替代石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將(jiang)極大拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂(zhi)等其他(ta)有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消費。