硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和氧(yang)原子交替構成(cheng),硅(gui)原子上通常連(lian)有(you)兩個有(you)機基團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基和少量乙(yi)烯基的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基的(de)(de)引入可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)能(neng),三氟丙基及(ji)氰基的(de)(de)引入則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫性(xing)能(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍能(neng)工作。引入苯基后(hou),可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也很突出,在180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)承(cheng)受(shou)數周或更長時間(jian)仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在合成(cheng)聚(ju)合物(wu)中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突出特性(xing),因(yin)此(ci)在醫用領域應用廣(guang)泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅橡膠分類的(de)方法很多(duo),通常按(an)固化
前的形(xing)態分為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和(he)液(ye)體(ti)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化溫度分為(wei)室溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫(liu)化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體(ti)的不(bu)同,可分為(wei)甲基乙(yi)(yi)烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙(yi)(yi)烯基硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用途的不(bu)同又可分為(wei)通(tong)用型(xing)(xing)、超(chao)耐低(di)溫型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫型(xing)(xing)、高強力(li)型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期是由美國(guo)以三氯化鐵為(wei)(wei)催化劑合成(cheng)的。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)品問世。1948年,采用(yong)(yong)高比表面積(ji)的氣相法白炭黑補強的硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的性(xing)能躍升到實用(yong)(yong)階(jie)段(duan),奠(dian)定(ding)了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產(chan)技術的基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成(cheng)開始生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的工業化研(yan)究始于1957年,多(duo)家研(yan)究所和(he)企業陸續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年底(di),中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)(sheng)產(chan)能力為(wei)(wei)135千噸(dun),其中高溫膠100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高(gao)溫硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠是(shi)(shi)(shi)指(zhi)聚(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧烷變成(cheng)彈性(xing)體的(de)過程是(shi)(shi)(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型(xing)的(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子(zi)量的(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)氧烷為生膠,混入補強填(tian)料(liao)(liao)、硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)(jia)壓下硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)補強主(zhu)要是(shi)(shi)(shi)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)白炭黑,可使(shi)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠的(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降低(di)成(cheng)本或(huo)改善膠料(liao)(liao)性(xing)能(neng)及賦予硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膠各(ge)(ge)(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)(jia)入相(xiang)應的(de)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)(jia)劑。硫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑是(shi)(shi)(shi)各(ge)(ge)(ge)種(zhong)有(you)機過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑。
加工(gong)成(cheng)型方法如圖所示(shi)。一次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行(xing)(xing)高分(fen)子鏈的(de)交(jiao)(jiao)聯(lian)反應(ying);二次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行(xing)(xing)補充交(jiao)(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和其(qi)他(ta)揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各項(xiang)性能(neng)。常用的(de)設備(bei)有開(kai)放(fang)式(shi)煉膠機、捏合機及真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)穩定性(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)一(yi)(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)高溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定的(de)柔韌(ren)性(xing)、回彈性(xing)和表面(mian)硬度,且(qie)力學性(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明(ming)顯變化。(2)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其(qi)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)(yi)。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)(yang)、臭(chou)氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)十(shi)分穩定,在(zai)不(bu)加任(ren)何添加劑的(de)情(qing)況下(xia),就具有(you)優(you)良的(de)耐(nai)候性(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異(yi)(yi)的(de)絕緣性(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)和耐(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)也非常好。(5)物(wu)(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)物(wu)(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油(you)及化學試劑性(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具有(you)中(zhong)等(deng)的(de)耐(nai)油(you)、耐(nai)溶劑性(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等(deng)氣體(ti)的(de)透氣性(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘連(lian),具有(you)抗凝血(xue)作用,對(dui)肌(ji)體(ti)組織的(de)反應性(xing)非常少。特別適合(he)作為(wei)醫用材料。
硅(gui)橡膠的(de)用量(liang)
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分別達(da)到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同(tong)比分別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang),可以大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)提(ti)高都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡膠需求的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan)(zhan),關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件(jian)實(shi)現自(zi)主(zhu)(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨(dang)政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌擴大在政府采購(gou)的(de)(de)市場(chang)份額(e),為(wei)改(gai)變目(mu)前國(guo)內政府采購(gou)以合資品(pin)(pin)牌產品(pin)(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進(jin)自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)牌發展(zhan)(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有(you)力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室溫硫化(hua)硅(gui)橡膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要(yao)的(de)(de)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價格(ge)的(de)(de)大(da)(da)幅上(shang)漲,同時我(wo)(wo)國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術方(fang)(fang)面取得突破,有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)生產(chan)技(ji)(ji)術在2005年(nian)前(qian)被幾家跨國公司壟斷,但目前(qian)我(wo)(wo)國已發(fa)展成(cheng)為(wei)(wei)全(quan)球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第1大(da)(da)國,這2個方(fang)(fang)面原(yuan)因使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起(qi)開始低于石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始大(da)(da)規(gui)模(mo)替代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極(ji)大(da)(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)消(xiao)費(fei)。