硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)和氧(yang)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)交替(ti)構成(cheng),硅(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)上通常(chang)連(lian)有(you)兩個有(you)機基團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠主要由含甲基和少量乙烯基的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈(lian)節組(zu)成(cheng)。苯基的(de)(de)引(yin)(yin)入可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)能,三氟(fu)丙基及(ji)氰基的(de)(de)引(yin)(yin)入則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)(nai)油性(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)能良好,一般在-55℃下仍(reng)能工作。引(yin)(yin)入苯基后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能也很突出,在180℃下可(ke)長期(qi)工作,稍高(gao)于200℃也能承受數周(zhou)或更長時間(jian)仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過率在合成(cheng)聚合物中(zhong)是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠還具有(you)生理惰(duo)性(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝血(xue)的(de)(de)突出特性(xing),因此在醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方(fang)法很多,通(tong)常按固化
前的形態(tai)分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)單(dan)體(ti)的不同(tong),可(ke)分(fen)為(wei)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性(xing)能和用(yong)途的不同(tong)又可(ke)分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)(nai)油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由(you)美(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵(tie)為催化劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)氣相法白炭黑補強(qiang)的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍(yue)升到(dao)實用階段,奠定了(le)現代(dai)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產技術的(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開始生(sheng)(sheng)產硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美(mei)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)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化研究始于1957年(nian),多家研究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產能力為135千噸,其(qi)中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)指(zhi)聚硅氧(yang)烷變成彈(dan)性體的過程是(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成型的。它主(zhu)要(yao)以(yi)高(gao)分子量的聚甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)性體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的補強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)各種(zhong)(zhong)類(lei)型的白炭黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為了降(jiang)低成本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料性能及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)(zhong)特殊的性能,也加(jia)入(ru)(ru)相應的各種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各種(zhong)(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)成反應催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖(tu)所示。一次硫(liu)化的目(mu)的是進(jin)行(xing)高分子(zi)鏈的交(jiao)聯(lian)反應;二次硫(liu)化的目(mu)的是進(jin)行(xing)補(bu)充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化劑分解產物和其他揮(hui)發性化合物以穩(wen)定硫(liu)化膠(jiao)的各項(xiang)性能。常用的設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合機及(ji)真空密煉機。
主(zhu)要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)特(te)(te)征(zheng)是(shi)高溫(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達(da)-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)異(yi)。這對(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等十分(fen)穩(wen)定(ding),在不(bu)加(jia)(jia)任何添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)情況下,就具有優(you)(you)良的(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異(yi)的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下的(de)(de)物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下,其物理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)(you)于(yu)通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學(xue)(xue)試劑(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等的(de)(de)耐油、耐溶劑(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等氣(qi)體的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體組織不(bu)粘連(lian),具有抗凝血(xue)作用(yong),對(dui)肌體組織的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)(te)別適合作為(wei)醫用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用(yong)量(liang)
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業協會(hui)統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別達(da)(da)到(dao)1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)量約(yue)達(da)(da)2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)(de)新研究(jiu),增(zeng)加有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件方面(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量,可以(yi)大(da)幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量水(shui)平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)(gong)業對硅(gui)橡膠需求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展,關(guan)鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)(ling)部件實(shi)現自(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自(zi)主(zhu)品牌(pai)擴大(da)在(zai)政府采購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)(guo)內政府采購(gou)以(yi)合資品牌(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局(ju)面(mian)提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)品牌(pai)發展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有(you)力保(bao)障。預(yu)測未來(lai)3年,我國(guo)(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要(yao)的非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費量的98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)價格的大(da)幅上漲,同時我國(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的關(guan)鍵原(yuan)料(liao)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體的生(sheng)產(chan)技術方(fang)面取得突破(po),有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體的生(sheng)產(chan)技術在2005年(nian)前(qian)被(bei)幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目前(qian)我國(guo)(guo)已發(fa)展成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單體第1大(da)國(guo)(guo),這2個(ge)方(fang)面原(yuan)因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的價格從2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價的合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開始(shi)大(da)規模(mo)替代石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)業的市場空間,同時將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)品的消(xiao)費。