硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈(lian)由硅(gui)和氧原(yuan)子交替構成,硅(gui)原(yuan)子上(shang)通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)氧鏈(lian)節組成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入可提(ti)高(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)、低(di)溫性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入則可提(ti)高(gao)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)能(neng)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)耐低(di)溫性(xing)能(neng)良好,一(yi)般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)入苯(ben)基(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)也很突(tu)出,在(zai)180℃下可長期工作,稍高(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受數周或更長時(shi)間仍有(you)彈性(xing),瞬時(shi)可耐300℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)好,氧氣透過(guo)率在(zai)合成聚合物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)還具有(you)生(sheng)理(li)惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)(de)(de)突(tu)出特性(xing),因(yin)此在(zai)醫用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主要品種
硅(gui)橡膠分類的方法很多(duo),通(tong)常(chang)按固化(hua)
前(qian)的(de)形態分(fen)(fen)為固體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao);按硫(liu)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)分(fen)(fen)為室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao);按所用單體的(de)不(bu)同,可分(fen)(fen)為甲基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)等(deng);按性能(neng)和用途的(de)不(bu)同又可分(fen)(fen)為通用型(xing)、超(chao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早(zao)期(qi)是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合成的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年,采用(yong)高比(bi)表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研(yan)制(zhi)成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階段(duan),奠(dian)定(ding)了現(xian)代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產技術的(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開始(shi)(shi)生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)家(jia)有(you)美國(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)(shi)于1957年,多家(jia)研(yan)究(jiu)所和企業陸續(xu)開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千(qian)噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠
高(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅橡膠是指聚硅氧烷變成(cheng)(cheng)彈性體(ti)的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高(gao)溫(wen)(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它(ta)主要以高(gao)分子量的(de)(de)聚甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧烷為生膠,混入補(bu)強填料(liao)、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)壓(ya)下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成(cheng)(cheng)彈性體(ti)。硅橡膠的(de)(de)補(bu)強主要是各(ge)種類型(xing)的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠的(de)(de)強度增加(jia)(jia)數(shu)十倍。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善(shan)膠料(liao)性能(neng)及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠各(ge)種特(te)殊的(de)(de)性能(neng),也加(jia)(jia)入相(xiang)應(ying)的(de)(de)各(ge)種添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑(ji)是各(ge)種有(you)機過(guo)氧化(hua)物或(huo)加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加(jia)工成型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)(xing)高分子鏈的(de)交聯反應;二(er)次(ci)硫(liu)化的(de)目的(de)是進行(xing)(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化劑分解產(chan)物和其他揮發(fa)性(xing)化合(he)物以(yi)穩定硫(liu)化膠(jiao)的(de)各項(xiang)性(xing)能(neng)。常用(yong)的(de)設(she)備(bei)有開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或(huo)某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能保(bao)持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能無明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊(shu)配方可(ke)達(da)-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)紫外(wai)線等(deng)十分穩(wen)定,在(zai)不(bu)(bu)加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能,耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能比通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。(7)氣體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)氣體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體組(zu)織不(bu)(bu)粘連,具(ju)有抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作(zuo)為醫用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的(de)用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別(bie)達到1927.18萬輛和(he)(he)1930.64萬輛,同比分(fen)別(bie)增長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)膠(jiao)的用(yong)量(liang)約(yue)達2.0萬t。根據觀研天下的新研究,增加(jia)(jia)有(you)機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件方面(mian)的用(yong)量(liang),可以大幅度提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的安全性(xing)能(neng),因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅橡(xiang)膠(jiao)需求(qiu)的增加(jia)(jia)。國家鼓勵(li)自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部(bu)件實現自(zi)(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求(qiu)意見稿(gao))》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)擴(kuo)大在政(zheng)府采購的市場份額,為(wei)(wei)改變目(mu)前國內政(zheng)府采購以合資品牌(pai)產(chan)品為(wei)(wei)主(zhu)的局面(mian)提供了保障(zhang)。促進自(zi)(zi)主(zhu)品牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的繁(fan)榮將(jiang)為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的應用(yong)提供有(you)力保障(zhang)。預測未(wei)來3年(nian),我國室溫(wen)硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠是重要的(de)非(fei)石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)膠,約占非(fei)石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)膠消費量的(de)98%。但(dan)因為(wei)(wei)石(shi)油(you)價(jia)格(ge)的(de)大幅上漲(zhang),同時我(wo)國在(zai)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)關鍵原料有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術方(fang)面取得突破(po),有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術在(zai)2005年前被幾(ji)家跨國公司壟(long)斷,但(dan)目前我(wo)國已發展(zhan)成為(wei)(wei)全球有(you)機(ji)(ji)硅(gui)單(dan)體(ti)第1大國,這(zhe)(zhe)2個(ge)方(fang)面原因使硅(gui)橡(xiang)膠的(de)價(jia)格(ge)從2011年起(qi)開(kai)始低(di)于石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)膠,僅約為(wei)(wei)大宗石(shi)油(you)基橡(xiang)膠的(de)80%~90%,成為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)合(he)成橡(xiang)膠,并開(kai)始大規模替代石(shi)油(you)基合(he)成橡(xiang)膠。這(zhe)(zhe)將(jiang)極大拓展(zhan)有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)市(shi)場空(kong)間(jian),同時將(jiang)帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)消費。