硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和(he)氧原子交替構(gou)成,硅(gui)原子上(shang)(shang)通常連(lian)有(you)兩個有(you)機(ji)基團的橡(xiang)膠(jiao)。普通的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由(you)含(han)甲基和(he)少量(liang)乙烯基的硅(gui)氧鏈節組成。苯基的引入(ru)可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的耐(nai)高、低溫(wen)性能(neng),三氟(fu)丙(bing)基及氰基的引入(ru)則可(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油(you)性能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能(neng)良好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)作。引入(ru)苯基后,可(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的耐(nai)熱(re)性能(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)作,稍(shao)高于200℃也能(neng)承受數周或更長(chang)時間(jian)仍(reng)有(you)彈性,瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)(shang)的高溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的透氣性好,氧氣透過率在(zai)合成聚合物中(zhong)是較高的。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)生理惰性、不會導(dao)致凝血的突出特性,因(yin)此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類的方法很多,通常按固(gu)化(hua)(hua)前的形態分(fen)(fen)為(wei)(wei)固(gu)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)(ti)的不同(tong),可分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能(neng)和用(yong)途的不同(tong)又(you)可分(fen)(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐低溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐高溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、高強力(li)型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早(zao)期是由美(mei)國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)品問(wen)世。1948年(nian),采用高(gao)比(bi)表(biao)面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)性能躍升到實用階段(duan),奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產(chan)技術的(de)(de)基礎(chu)。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷(wan)合成開(kai)始生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)工(gong)業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多家研(yan)究所(suo)和(he)企(qi)業陸續開(kai)發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生產(chan)能力(li)為135千噸,其中高(gao)溫膠100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是指聚硅氧烷(wan)變成(cheng)彈性體的(de)過(guo)(guo)程是經(jing)過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高分(fen)子量(liang)的(de)聚甲基乙(yi)烯基硅氧烷(wan)為生膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),混入(ru)補(bu)強(qiang)填料(liao)、硫化(hua)(hua)(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強(qiang)主要是各(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時(shi)為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦(fu)予硫化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性能,也加(jia)入(ru)相應(ying)的(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫化(hua)(hua)(hua)劑是各(ge)種(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)劑。
加工(gong)成型(xing)方(fang)法如圖所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進(jin)行高分子鏈(lian)的(de)(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是進(jin)行補充(chong)交聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產物和其他(ta)揮發性化(hua)合(he)物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)(de)各項(xiang)性能。常用(yong)的(de)(de)(de)設備有開(kai)放式煉膠機、捏(nie)合(he)機及真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)特(te)(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯(xian)變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外(wai)線(xian)等(deng)十分穩定,在不(bu)加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就具(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)(qi)物理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于(yu)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學(xue)試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝(ning)血(xue)作用(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)(te)別適(shi)合(he)作為醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協會(hui)統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產銷分別達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比(bi)分別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約(yue)達(da)2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加有機硅材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以大(da)(da)幅度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產量和(he)單(dan)車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)(de)提高(gao)都將(jiang)(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需(xu)求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部(bu)件(jian)實現自(zi)(zi)主(zhu)化(hua),《2012年度黨政機關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目錄(征求意(yi)見稿)》為自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌擴(kuo)大(da)(da)在政府(fu)采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為改(gai)變目前國內政府(fu)采(cai)購(gou)以合(he)資(zi)品(pin)牌產品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面(mian)提供(gong)了保障(zhang)。促(cu)進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌發展,國產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)繁(fan)榮將(jiang)(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供(gong)有力保障(zhang)。預測未來(lai)3年,我國室溫硫化(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將(jiang)(jiang)以年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要(yao)的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約(yue)占(zhan)非石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大幅上漲(zhang),同(tong)時我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產技術(shu)方面取得突(tu)破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產技術(shu)在(zai)2005年前被(bei)幾家跨國公司(si)壟斷,但目前我國已發展成(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國,這(zhe)2個方面原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年起(qi)開(kai)始低于(yu)石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約(yue)為(wei)大宗石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并(bing)開(kai)始大規模替代石(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這(zhe)將(jiang)極大拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市(shi)場空間(jian),同(tong)時將(jiang)帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。