硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)通(tong)常(chang)連有兩個(ge)有機基(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含(han)甲基(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)(lian)節(jie)組成(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性能,三氟丙(bing)基(ji)(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)性能良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍(reng)能工作(zuo)。引(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性能也很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)(ke)(ke)長(chang)期工作(zuo),稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也能承受(shou)數(shu)周或(huo)更(geng)長(chang)時間(jian)仍(reng)有彈性,瞬時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性好,氧氣透過率在(zai)合成(cheng)聚合物中是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有生(sheng)理惰性、不會導致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性,因此(ci)在(zai)醫用(yong)領(ling)域(yu)應用(yong)廣(guang)泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)(fen)(fen)(fen)類的方法很多,通常按(an)固化(hua)前的形態分(fen)(fen)(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫度分(fen)(fen)(fen)(fen)為(wei)室溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用(yong)單體(ti)的不(bu)同,可分(fen)(fen)(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基乙烯基硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和(he)用(yong)途的不(bu)同又可分(fen)(fen)(fen)(fen)為(wei)通用(yong)型、超(chao)耐(nai)低溫型、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐(nai)油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早(zao)期是由(you)美國(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑(ji)合(he)成的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年(nian),采用高比(bi)表面積(ji)的(de)氣相法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到(dao)實用階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)技術(shu)的(de)基(ji)礎(chu)。從二(er)甲基(ji)二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)成開始(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和中國(guo)等。中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研究始(shi)于(yu)1957年(nian),多家研究所和企業(ye)陸續開發出(chu)各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)能(neng)力為(wei)135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠是指聚硅(gui)氧烷(wan)(wan)變成(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)過程(cheng)是經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主要以高(gao)分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧烷(wan)(wan)為生膠,混入補(bu)強填料(liao)、硫化(hua)劑等,在(zai)加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫化(hua)成(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)補(bu)強主要是各種類型的(de)(de)白炭黑,可使硫化(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)數十(shi)倍。有時為了降低成(cheng)本或改善膠料(liao)性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫化(hua)膠各種特殊的(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入相應的(de)(de)各種添(tian)加(jia)劑。硫化(hua)劑是各種有機(ji)過氧化(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)劑。
加(jia)工成型方(fang)法如(ru)圖(tu)所示。一次硫(liu)(liu)化的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)高分子鏈(lian)的(de)交聯反應;二次硫(liu)(liu)化的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)(liu)化劑分解產(chan)物和其他揮發(fa)性(xing)化合物以穩定硫(liu)(liu)化膠的(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)設備(bei)有(you)開放式(shi)煉膠機、捏(nie)合機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境下,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配方(fang)可(ke)達(da)-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這(zhe)對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等(deng)十分穩(wen)定,在(zai)不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,就(jiu)具有(you)(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非常好。(5)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物(wu)理機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化(hua)學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)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)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組織不(bu)粘連,具有(you)(you)抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別(bie)適合作為醫(yi)用材料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)輛(liang)(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang)(liang),同比分(fen)別(bie)增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)新研究,增(zeng)(zeng)加(jia)有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方(fang)面(mian)的(de)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)水平的(de)提(ti)高都(dou)將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)需求的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現(xian)自(zi)(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度黨(dang)政(zheng)(zheng)機(ji)(ji)關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)(zheng)府采(cai)購的(de)市場份額,為(wei)(wei)改變(bian)目(mu)前(qian)國(guo)內政(zheng)(zheng)府采(cai)購以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)局面(mian)提(ti)供了保(bao)(bao)障。促進自(zi)(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan),國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供有(you)(you)力保(bao)(bao)障。預測未來(lai)3年(nian),我(wo)國(guo)室(shi)溫硫化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將以(yi)年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠是重要的(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,約占非石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠消(xiao)費(fei)量的(de)98%。但因為石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)大幅上漲(zhang),同(tong)時我國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)關鍵(jian)原(yuan)料有(you)機硅(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技術方(fang)面取得突破,有(you)機硅(gui)單體(ti)的(de)生產(chan)技術在2005年前被幾家(jia)跨國公司(si)壟(long)斷(duan),但目前我國已(yi)發展成(cheng)為全(quan)球有(you)機硅(gui)單體(ti)第(di)1大國,這2個(ge)方(fang)面原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)價格從2011年起開始低于石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,僅約為大宗石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價的(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,并開始大規(gui)模替(ti)代石(shi)(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。這將極大拓展有(you)機硅(gui)產(chan)業的(de)市場空間(jian),同(tong)時將帶動(dong)硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他(ta)有(you)機硅(gui)產(chan)品的(de)消(xiao)費(fei)。