硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常連(lian)有(you)兩(liang)個(ge)有(you)機基(ji)(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠主要由含甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)(di)溫性能(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)(ji)及(ji)(ji)氰(qing)基(ji)(ji)(ji)的(de)引(yin)入則可提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及(ji)(ji)耐(nai)(nai)(nai)油(you)性能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)(nai)低(di)(di)溫性能(neng)良(liang)好(hao),一般(ban)在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)工作。引(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性能(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下(xia)可長期(qi)工作,稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受(shou)數(shu)周或更長時(shi)間仍有(you)彈(dan)性,瞬時(shi)可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)透(tou)氣性好(hao),氧氣透(tou)過率在(zai)合成聚合物中是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠還具有(you)生理(li)惰性、不(bu)會導致(zhi)凝血(xue)的(de)突出特性,因此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分(fen)類的方法(fa)很多,通常按(an)固(gu)化
前的形態分(fen)為(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按硫(liu)化(hua)(hua)溫度分(fen)為(wei)(wei)室溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單體(ti)的不同,可分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按性(xing)能(neng)和用(yong)途(tu)的不同又(you)可分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)低溫型(xing)(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)高溫型(xing)(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯化鐵為催化劑合成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡膠(jiao)產(chan)品問世。1948年,采(cai)用高比(bi)表面(mian)積的(de)氣相(xiang)法白炭黑補(bu)強的(de)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)性能躍升(sheng)到實用階(jie)段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)產(chan)技術的(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)國(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)、日本、韓國(guo)和(he)(he)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)等。中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)工業化研(yan)究(jiu)始于1957年,多家(jia)研(yan)究(jiu)所和(he)(he)企業陸(lu)續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)橡膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)生(sheng)產(chan)能力為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)(zhong)(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高(gao)溫硫化硅(gui)橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)指聚硅氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)過程是(shi)經(jing)過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)。它主要以高分子量(liang)的(de)聚甲基乙烯基硅氧(yang)烷為生膠(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅橡膠(jiao)的(de)補強主要是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強度(du)增加(jia)數十倍。有(you)時為了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善(shan)膠(jiao)料(liao)性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能,也加(jia)入相應的(de)各(ge)(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有(you)機過氧(yang)化(hua)物(wu)或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應催(cui)化(hua)劑。
加工成(cheng)型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)(mu)的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交(jiao)聯反應;二(er)次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)(mu)的(de)是進行補(bu)充交(jiao)聯、驅(qu)除(chu)硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物和(he)其他揮(hui)發性(xing)化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)膠的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設備有開(kai)放(fang)式煉膠機(ji)、捏(nie)合(he)機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合成橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半(ban),但(dan)在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保持(chi)一定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)異。這(zhe)對航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫(zi)外線等十分穩(wen)定,在不加(jia)任何添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia),就(jiu)具有優(you)(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用橡膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)于(yu)通用橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及(ji)化(hua)學試(shi)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織不粘連,具有抗(kang)凝(ning)血作用,對肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作為(wei)醫用材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協(xie)會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分(fen)別達(da)到(dao)1927.18萬輛和(he)1930.64萬輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)用量(liang)約(yue)達(da)2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)用量(liang),可以大幅度(du)提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和(he)單(dan)車(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓(gu)勵自(zi)(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實現(xian)自(zi)(zi)(zi)主化,《2012年度(du)黨政(zheng)機關(guan)公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目(mu)錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為(wei)(wei)自(zi)(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國內政(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為(wei)(wei)主的(de)(de)局面提(ti)(ti)供了(le)保障。促進自(zi)(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)發展,國產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)應用提(ti)(ti)供有力(li)保障。預測未來3年,我(wo)國室溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業(ye)(ye)將以年均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價格的(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同(tong)時我(wo)國(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵原(yuan)(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)技術方面取(qu)得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)技術在2005年前被幾(ji)家(jia)跨國(guo)公司壟斷(duan),但(dan)目前我(wo)國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這(zhe)(zhe)2個方面原(yuan)(yuan)因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年起開(kai)(kai)始低于石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)(kai)始大(da)(da)規模替代石(shi)油(you)基合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)(zhe)將(jiang)極大(da)(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)(chan)業的(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)油(you)、硅(gui)烷(wan)偶(ou)聯劑和硅(gui)樹脂(zhi)等(deng)其(qi)他有(you)(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)消費(fei)。