硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替(ti)構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常連(lian)有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)和少量乙烯(xi)基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組(zu)成(cheng)(cheng)。苯基(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)可提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐高、低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟(fu)丙(bing)基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)則可提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐溫(wen)(wen)及(ji)耐油(you)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)后(hou),可達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)耐熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)(ye)很突出,在180℃下(xia)可長(chang)期(qi)工(gong)作(zuo),稍(shao)高于200℃也(ye)(ye)能(neng)承受數周(zhou)或更(geng)長(chang)時間仍(reng)有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可耐300℃以上(shang)的(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)透氣性(xing)(xing)好,氧氣透過率在合成(cheng)(cheng)聚合物中是(shi)較高的(de)。此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝(ning)血的(de)突出特性(xing)(xing),因此在醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分(fen)類的方法很多,通常按固化
前的(de)形態分(fen)(fen)為(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用(yong)單(dan)體(ti)的(de)不同(tong),可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性能和用(yong)途的(de)不同(tong)又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型、超耐(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)高溫(wen)型、高強力型、耐(nai)油(you)型、醫用(yong)型等等。
發展史
硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國以三(san)氯化鐵為催化劑合成的(de)。1945年,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用高比表面(mian)積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成功,使硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到實用階段(duan),奠定了現代硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技術(shu)的(de)基礎。從二甲基二氯硅烷合成開始生產硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國家有(you)美國。俄羅斯、德國、日(ri)本、韓國和中國等。中國硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研(yan)(yan)究始于(yu)1957年,多家研(yan)(yan)究所(suo)和企業(ye)陸續開發出各種硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中國硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能(neng)力為135千噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅橡膠是指(zhi)聚(ju)硅氧(yang)(yang)烷變成(cheng)(cheng)彈性體的過程是經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型的。它主要(yao)以(yi)高分子量的聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅氧(yang)(yang)烷為(wei)生膠,混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈性體。硅橡膠的補強(qiang)主要(yao)是各(ge)種類型的白(bai)炭(tan)黑(hei),可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠的強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低(di)成(cheng)(cheng)本或改善膠料性能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠各(ge)種特殊的性能,也加(jia)入相(xiang)應的各(ge)種添加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑是各(ge)種有機過氧(yang)(yang)化(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑。
加工成型方(fang)法如圖所示。一次(ci)硫化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)(de)(de)交聯反應;二(er)次(ci)硫化的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充交聯、驅(qu)除硫化劑(ji)分解產(chan)物和其他揮發性化合物以穩定硫化膠的(de)(de)(de)各項(xiang)性能(neng)。常用的(de)(de)(de)設(she)備有(you)開放式煉膠機、捏合機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)穩定性(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)、回(hui)彈性(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)無明顯(xian)變化(hua)。(2)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)化(hua)溫(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明其低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐候性(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)(deng)十分穩定,在不加任何添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia),就具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng),耐電暈性(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物理機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)比通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)下(xia)(xia)(xia),其物理機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)優(you)于(yu)通用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及化(hua)學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶(rong)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅(xiu),與人體(ti)組織不粘連,具有(you)抗(kang)凝血作用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常(chang)少。特(te)別適合作為醫用材料。
硅橡膠的用(yong)量
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協(xie)會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷(xiao)分(fen)別達到1927.18萬(wan)(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)量,可以大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安(an)全性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)(yong)量水平的(de)(de)(de)提(ti)高都(dou)將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)需(xu)求(qiu)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國(guo)家鼓(gu)勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(征求(qiu)意(yi)見稿)》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政府采(cai)購的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)份額,為(wei)改變目前國(guo)內政府采(cai)購以合資品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面提(ti)供(gong)了保(bao)障。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)提(ti)供(gong)有(you)力保(bao)障。預測未來(lai)3年(nian),我國(guo)室溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產技術在2005年前(qian)(qian)被幾家(jia)跨國(guo)(guo)公(gong)司(si)壟斷(duan),但目前(qian)(qian)我國(guo)(guo)已(yi)發展(zhan)(zhan)成為(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)單體第(di)1大(da)國(guo)(guo),這2個方(fang)面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年起(qi)開始低于石(shi)油(you)(you)基合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并(bing)開始大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)基合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)拓(tuo)展(zhan)(zhan)有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)時(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑(ji)和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)(you)機(ji)硅(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)消(xiao)費。