硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和氧原(yuan)(yuan)子交替(ti)構成,硅(gui)原(yuan)(yuan)子上通(tong)常連有(you)兩個(ge)有(you)機基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基和少量乙(yi)烯基的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈節組成。苯基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟(fu)丙基及氰基的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時間(jian)仍有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)好(hao),氧氣(qi)透(tou)過率在(zai)合成聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠分(fen)(fen)(fen)類的(de)方(fang)法很多,通(tong)(tong)常按固化(hua)前的(de)形(xing)態分(fen)(fen)(fen)為(wei)固體(ti)(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠和液(ye)體(ti)(ti)(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按硫化(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,高溫(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠;按所用單體(ti)(ti)(ti)的(de)不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)(fen)為(wei)甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠,甲基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠等;按性能和用途的(de)不(bu)同(tong)又可分(fen)(fen)(fen)為(wei)通(tong)(tong)用型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高溫(wen)型(xing)(xing)、高強(qiang)力型(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)、醫用型(xing)(xing)等等。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國以三(san)氯化(hua)鐵為催化(hua)劑合成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)(de)(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)性能(neng)躍升到實用階段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術的(de)(de)(de)基(ji)(ji)礎(chu)。從二(er)甲基(ji)(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)(cheng)開始生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)國家(jia)有(you)美國。俄羅斯、德國、日(ri)本、韓國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)工業(ye)化(hua)研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底(di),中(zhong)國硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能(neng)力為135千(qian)噸(dun),其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡(xiang)膠(jiao)是指聚(ju)硅氧烷(wan)變成彈(dan)性體的(de)(de)(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成型的(de)(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分子(zi)量的(de)(de)(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補(bu)強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈(dan)性體。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)主要(yao)是各(ge)種類型的(de)(de)(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十倍。有時(shi)為(wei)了(le)降低成本(ben)或改善(shan)膠(jiao)料性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)(de)(de)性能,也(ye)加(jia)(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)(de)各(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是各(ge)種有機過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行高分子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯反應;二(er)次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行補(bu)充(chong)交(jiao)聯、驅除硫(liu)化(hua)劑分解產(chan)物和其他揮發性化(hua)合(he)物以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某些(xie)合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且(qie)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明(ming)顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩定,在(zai)不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮(dan)、氧、二氧化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與人體組織不粘連,具(ju)有(you)抗(kang)凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少(shao)。特(te)別(bie)適合(he)作(zuo)為醫用(yong)材(cai)料(liao)。
硅橡膠的(de)用量
據中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)協會統(tong)計,2012年(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達(da)到(dao)1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比(bi)分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀(guan)研天(tian)下(xia)的(de)新研究(jiu),增(zeng)加有(you)機(ji)硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)零部件方面(mian)(mian)的(de)用(yong)量(liang)(liang),可以大(da)幅度提(ti)高汽(qi)車(che)(che)的(de)安(an)全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和單(dan)車(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水(shui)平的(de)提(ti)高都將(jiang)推(tui)動(dong)汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠需求的(de)增(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)車(che)(che)發(fa)(fa)展,關鍵汽(qi)車(che)(che)零部件實現(xian)自主(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度黨(dang)政機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見(jian)稿(gao))》為自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政府采(cai)購(gou)的(de)市場份額,為改變目(mu)前國(guo)(guo)內(nei)政府采(cai)購(gou)以合(he)資品(pin)(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)(pin)為主(zhu)的(de)局面(mian)(mian)提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自主(zhu)品(pin)(pin)牌(pai)發(fa)(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁(fan)榮將(jiang)為汽(qi)車(che)(che)膠的(de)應用(yong)提(ti)供(gong)有(you)力保(bao)障。預(yu)測未來3年(nian)(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠在(zai)汽(qi)車(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費(fei)量的(de)98%。但(dan)(dan)因為石(shi)油(you)價(jia)格的(de)大(da)(da)幅(fu)上漲,同(tong)時(shi)我國(guo)在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關(guan)鍵原(yuan)料有機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)生產技(ji)術方(fang)面取得突破,有機(ji)硅(gui)單(dan)體的(de)生產技(ji)術在2005年(nian)前被幾家(jia)跨國(guo)公司壟斷(duan),但(dan)(dan)目前我國(guo)已發展成(cheng)(cheng)為全球有機(ji)硅(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國(guo),這2個方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始(shi)低于石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)(da)宗石(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模替(ti)代(dai)石(shi)油(you)基(ji)(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極(ji)大(da)(da)拓展有機(ji)硅(gui)產業的(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶動(dong)硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹脂(zhi)等其(qi)他有機(ji)硅(gui)產品的(de)消費(fei)。