硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原子(zi)(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)(zi)上(shang)通(tong)常連(lian)有兩個(ge)有機基(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含(han)甲基(ji)(ji)(ji)(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節(jie)組成。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫性能,三氟丙基(ji)(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐溫及耐油性能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低溫性能良(liang)好,一般在(zai)-55℃下(xia)仍能工作(zuo)。引(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐熱性能也(ye)很突(tu)出,在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工作(zuo),稍(shao)高(gao)(gao)于200℃也(ye)能承受(shou)數(shu)周或更長時間仍有彈性,瞬時可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性好,氧氣透(tou)過率在(zai)合成聚合物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有生理惰性、不會導致凝血的(de)(de)(de)突(tu)出特性,因此在(zai)醫(yi)用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)分(fen)類的方法很多,通常按(an)(an)固化(hua)(hua)前的形態分(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和(he)液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)(an)硫化(hua)(hua)溫度分(fen)為(wei)(wei)室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)(an)所用(yong)單體的不同,可(ke)分(fen)為(wei)(wei)甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等;按(an)(an)性能和(he)用(yong)途的不同又可(ke)分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高溫型(xing)、高強力型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是(shi)由(you)美國(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采(cai)用高比(bi)表面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強的(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到(dao)實用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)(de)基(ji)礎。從二(er)甲基(ji)二(er)氯硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有(you)美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓(han)國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化研究始(shi)于1957年(nian),多家(jia)研究所和(he)企業陸(lu)續開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能力為135千噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)(shi)指聚硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈(dan)性體的(de)(de)過程(cheng)是(shi)(shi)經過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)型的(de)(de)。它主要以高(gao)(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷為生膠(jiao),混(hun)入補(bu)強填(tian)料(liao)、硫化(hua)劑等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)彈(dan)性體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補(bu)強主要是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增加(jia)數十倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)料(liao)性能及賦予硫化(hua)膠(jiao)各(ge)(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)(de)性能,也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)添加(jia)劑。硫化(hua)劑是(shi)(shi)各(ge)(ge)種(zhong)有機過氧(yang)化(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑。
加工成型方法如(ru)圖所示(shi)。一次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)交聯反應;二次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進行補(bu)充交聯、驅(qu)除(chu)硫(liu)化劑分解產物和其他揮發性(xing)化合物以穩定硫(liu)化膠的(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)設備有開放式煉膠機、捏合機及真(zhen)空密(mi)煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)穩(wen)定(ding)性,雖然(ran)常溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)僅是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境(jing)下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性、回彈性和(he)表(biao)面硬度(du),且力學(xue)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變(bian)化。(2)低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度(du)一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)性硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在不(bu)加任(ren)何(he)添加劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)性。(4)電(dian)氣性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈性和(he)耐電(dian)弧性也非常好(hao)。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械(xie)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理(li)機械(xie)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化學(xue)試(shi)劑性。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐油、耐溶劑性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮(dan)、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透氣性比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)惰性。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性非常少。特別適合作為醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠的用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)(chan)銷(xiao)分別(bie)達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量約達(da)2.0萬t。根(gen)據觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究(jiu),增(zeng)(zeng)加有機硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件方面的(de)(de)(de)用(yong)量,可以大(da)幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)(chan)量和單(dan)車(che)(che)用(yong)量水平(ping)的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推(tui)動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業對硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國家鼓勵自主(zhu)品牌的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件實現(xian)自主(zhu)化(hua),《2012年度黨(dang)政機關公務用(yong)車(che)(che)選用(yong)車(che)(che)型目錄(lu)(征求意見稿)》為自主(zhu)品牌擴大(da)在政府(fu)采(cai)(cai)購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為改(gai)變目前國內(nei)政府(fu)采(cai)(cai)購(gou)以合資品牌產(chan)(chan)(chan)品為主(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保障。促進自主(zhu)品牌發(fa)展(zhan),國產(chan)(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業的(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提供有力保障。預測未來3年,我(wo)國室溫(wen)硫化(hua)硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)方(fang)面取得(de)突(tu)破,有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)在2005年(nian)前被(bei)幾家跨國公司壟斷,但(dan)目前我國已發展成(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)(you)機硅(gui)單(dan)體第1大(da)(da)國,這2個方(fang)面原因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年(nian)起開始低于(yu)石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)(da)宗石(shi)油(you)(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規(gui)模替代石(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓(tuo)展有(you)(you)機硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空間,同時將帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)(you)機硅(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)消費。