硅橡膠是指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)和氧原(yuan)(yuan)子交替構成,硅(gui)原(yuan)(yuan)子上通(tong)常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)(ji)團的(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。普通(tong)的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠主(zhu)要由(you)含甲基(ji)(ji)和少(shao)量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)引(yin)入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能(neng)承受數周或更長時間仍有(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)透氣性(xing)好,氧氣透過率在(zai)合成聚合物中是較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠還具有(you)生理惰性(xing)、不(bu)會導致凝血(xue)的(de)突出特性(xing),因此在(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主(zhu)要品種
硅橡膠分(fen)類的方(fang)法很(hen)多,通常按(an)固化
前的(de)形態分(fen)為固體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用單(dan)體(ti)(ti)的(de)不(bu)(bu)同,可分(fen)為甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用途的(de)不(bu)(bu)同又可分(fen)為通用型(xing)(xing)(xing)、超耐低溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、超耐高溫(wen)型(xing)(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期(qi)是由美(mei)國(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑(ji)合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采用高(gao)比表面(mian)積的(de)(de)氣(qi)相法白炭黑(hei)補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制(zhi)成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升(sheng)到實(shi)用階段,奠定了現(xian)代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產技術的(de)(de)基礎(chu)。從二甲基二氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯(si)、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和(he)(he)中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業(ye)化(hua)(hua)研究始于(yu)1957年(nian)(nian),多家研究所(suo)和(he)(he)企業(ye)陸續開(kai)發出(chu)各(ge)種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產能力為135千噸,其中高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)
高溫硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚(ju)硅氧(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈性體的過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的。它主要以(yi)高分(fen)子量的聚(ju)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混(hun)入補(bu)強填(tian)料、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等(deng),在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈性體。硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的補(bu)強主要是各(ge)種(zhong)(zhong)類型(xing)的白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的強度(du)增加(jia)數十倍。有(you)時為了降低(di)成(cheng)(cheng)本或(huo)改善(shan)膠(jiao)(jiao)料性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊(shu)的性能(neng),也加(jia)入相應(ying)的各(ge)種(zhong)(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種(zhong)(zhong)有(you)機(ji)過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型(xing)方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是(shi)(shi)進(jin)行高分(fen)子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯反應;二次(ci)硫(liu)(liu)化的(de)目的(de)是(shi)(shi)進(jin)行補(bu)充(chong)交(jiao)聯、驅除(chu)硫(liu)(liu)化劑分(fen)解產物和其他揮發(fa)性化合(he)物以穩定硫(liu)(liu)化膠的(de)各(ge)項性能。常(chang)用的(de)設(she)備有開(kai)放式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是高溫(wen)(wen)穩定性(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)環(huan)境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)和表面硬(ying)度(du),且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)無明(ming)顯變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等(deng)(deng)(deng)十(shi)分穩定,在不加任何(he)添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)。普通硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)(deng)(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅,與人體(ti)組(zu)織不粘連,具(ju)有抗凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特別(bie)適合作為醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用(yong)量(liang)
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)協(xie)會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分(fen)(fen)別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分(fen)(fen)別增(zeng)長(chang)4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡膠(jiao)的用(yong)(yong)量(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀(guan)研天(tian)下的新研究,增(zeng)加有機硅(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的用(yong)(yong)量(liang),可以大幅度提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水(shui)平(ping)的提(ti)高(gao)都(dou)將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡膠(jiao)需求的增(zeng)加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)牌的汽(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現(xian)自主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)政府采(cai)購的市場份額,為(wei)改(gai)變目(mu)前(qian)國(guo)(guo)(guo)內政府采(cai)購以合資(zi)品(pin)牌產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的局(ju)面提(ti)供了保(bao)障。促進(jin)自主(zhu)品(pin)牌發(fa)展(zhan),國(guo)(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的應用(yong)(yong)提(ti)供有力保(bao)障。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)非(fei)(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非(fei)(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)98%。但(dan)(dan)因(yin)為(wei)(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格的(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同時我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料(liao)有機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)生(sheng)產技術(shu)方面取得突(tu)破,有機(ji)(ji)硅(gui)單體的(de)生(sheng)產技術(shu)在2005年前被幾家跨國公司壟斷,但(dan)(dan)目前我國已發展(zhan)成為(wei)(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)單體第1大(da)(da)國,這(zhe)(zhe)2個(ge)方面原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格從2011年起(qi)開(kai)始低于(yu)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉(lian)價(jia)的(de)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)(zhe)將(jiang)極(ji)大(da)(da)拓展(zhan)有機(ji)(ji)硅(gui)產業的(de)市場空間(jian),同時將(jiang)帶(dai)動硅(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等(deng)其(qi)他(ta)有機(ji)(ji)硅(gui)產品(pin)的(de)消(xiao)費(fei)。