硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈(lian)(lian)由硅(gui)和氧原子交替(ti)構成,硅(gui)原子上通(tong)常(chang)連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)橡膠。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡膠主(zhu)要由含甲基(ji)和少(shao)量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐高(gao)、低溫(wen)(wen)性能(neng),三氟(fu)丙基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐溫(wen)(wen)及耐油性能(neng)。硅(gui)橡膠耐低溫(wen)(wen)性能(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐熱性能(neng)也很突出(chu),在180℃下可(ke)長期工(gong)作,稍(shao)高(gao)于200℃也能(neng)承受數周(zhou)或更長時間仍(reng)有(you)彈性,瞬時可(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性好,氧氣透(tou)過(guo)率在合(he)成聚(ju)合(he)物中是(shi)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡膠還具有(you)生(sheng)理惰性、不會(hui)導致凝(ning)血的(de)(de)(de)(de)(de)(de)突出(chu)特性,因此在醫用領域應用廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)類(lei)的方法很多,通常按固(gu)化(hua)(hua)前(qian)的形態分(fen)(fen)為固(gu)體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)(hua)溫度分(fen)(fen)為室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用(yong)(yong)單體的不同,可分(fen)(fen)為甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng);按性能(neng)和用(yong)(yong)途(tu)的不同又(you)可分(fen)(fen)為通用(yong)(yong)型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國以三氯化(hua)(hua)鐵(tie)為催化(hua)(hua)劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問(wen)世。1948年,采用(yong)高(gao)比表面(mian)積的(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二(er)(er)甲基(ji)二(er)(er)氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國家(jia)有美國。俄(e)羅斯、德國、日本、韓(han)國和中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)(hua)研究(jiu)始于1957年,多家(jia)研究(jiu)所和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中國硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)能力(li)為135千(qian)噸(dun),其中高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅氧烷(wan)變成(cheng)彈性(xing)(xing)(xing)體的(de)(de)過程是經過高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主要(yao)(yao)以高分子量的(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧烷(wan)為生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao),混入補強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)(xing)體。硅橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要(yao)(yao)是各(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)數(shu)十倍。有時為了降低成(cheng)本(ben)或(huo)改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料(liao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)及(ji)賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng),也加(jia)(jia)(jia)入相應的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)(ge)種(zhong)有機(ji)過氧化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加工成(cheng)型方法如(ru)圖所(suo)示。一(yi)次(ci)硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯反應(ying);二次(ci)硫化的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行(xing)補充交聯、驅除硫化劑分解產物和其他揮發性化合物以穩定硫化膠(jiao)的(de)(de)各項性能。常用(yong)的(de)(de)設備有開放式煉(lian)膠(jiao)機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及真空(kong)密煉(lian)機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保(bao)持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯(xian)變化(hua)(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方可達-100℃,表(biao)明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大(da)。(3)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫(zi)外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在(zai)不(bu)加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,就具(ju)有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)(bi)通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下,其物理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于(yu)通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織(zhi)不(bu)粘連(lian),具(ju)有(you)抗凝血作用,對(dui)(dui)肌體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作為(wei)醫用材料。
硅橡膠的用量
據中(zhong)國汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬輛(liang)(liang)和(he)(he)1930.64萬輛(liang)(liang),同比分別增(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)硅(gui)橡膠的(de)(de)用量(liang)約達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新研(yan)究(jiu),增(zeng)加(jia)有機硅(gui)材料在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)(de)用量(liang),可以(yi)大(da)幅度提(ti)(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性能,因此(ci),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)(ti)高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)(gong)業(ye)對(dui)硅(gui)橡膠需求的(de)(de)增(zeng)加(jia)。國家鼓勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)(guan)鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度黨政機關(guan)(guan)公(gong)務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在政府采購的(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改(gai)變目(mu)前國內政府采購以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局(ju)面提(ti)(ti)(ti)供了保障。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國產(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應(ying)用提(ti)(ti)(ti)供有力保障。預測未來3年(nian),我國室(shi)溫硫化硅(gui)橡膠在汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅橡(xiang)膠是重要的非(fei)(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,約(yue)占非(fei)(fei)石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠消(xiao)費量的98%。但因為(wei)石(shi)(shi)油(you)價(jia)格的大(da)幅上漲(zhang),同時(shi)我國(guo)在(zai)硅橡(xiang)膠的關鍵原料有(you)機(ji)硅單(dan)體(ti)(ti)的生產技(ji)術方面取得突破,有(you)機(ji)硅單(dan)體(ti)(ti)的生產技(ji)術在(zai)2005年前被(bei)幾家跨國(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅單(dan)體(ti)(ti)第1大(da)國(guo),這2個方面原因使硅橡(xiang)膠的價(jia)格從2011年起開(kai)始低于石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,僅(jin)約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)膠的80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠,并開(kai)始大(da)規模替代(dai)石(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)膠。這將極大(da)拓展有(you)機(ji)硅產業(ye)的市(shi)場空(kong)間,同時(shi)將帶動(dong)硅油(you)、硅烷偶聯劑和硅樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)硅產品(pin)的消(xiao)費。