硅橡膠是指主鏈(lian)(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原子交(jiao)替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)原子上通常連有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和(he)少量(liang)乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)(lian)節組成。苯(ben)(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫性(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)引入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫性(xing)能(neng)(neng)良(liang)好(hao),一般在(zai)-55℃下(xia)仍能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)苯(ben)(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也(ye)很(hen)突(tu)出(chu),在(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受(shou)數周或更長時(shi)間仍有(you)彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)好(hao),氧氣(qi)(qi)透過率在(zai)合成聚合物中是較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)。此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)(de)突(tu)出(chu)特性(xing),因此(ci)在(zai)醫用領域(yu)應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠分(fen)類的(de)方法很(hen)多,通常按(an)(an)固化前的(de)形態分(fen)為固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠和液(ye)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)硫化溫度分(fen)為室溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,高(gao)溫硫化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠;按(an)(an)所用(yong)(yong)單體的(de)不同,可分(fen)為甲基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠,甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠等(deng);按(an)(an)性(xing)能和用(yong)(yong)途的(de)不同又可分(fen)為通用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)低溫型(xing)(xing)(xing)(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)溫型(xing)(xing)(xing)(xing)、高(gao)強(qiang)力(li)型(xing)(xing)(xing)(xing)、耐(nai)油型(xing)(xing)(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是(shi)由美國(guo)以三氯(lv)化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑合成(cheng)的。1945年,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年,采用(yong)高比表面積的氣(qi)相法(fa)白(bai)炭黑(hei)補強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的性能躍升到實(shi)用(yong)階(jie)段,奠定了現(xian)代(dai)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產技(ji)術的基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)烷合成(cheng)開始生產硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的國(guo)家有美國(guo)。俄(e)羅斯、德(de)國(guo)、日本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的工業化(hua)(hua)研(yan)究始于1957年,多(duo)家研(yan)究所和企業陸續開發(fa)出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生產能力(li)為135千噸,其中(zhong)高溫(wen)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫(liu)化硅(gui)橡膠
高(gao)溫(wen)(wen)硫化(hua)(hua)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚(ju)硅氧(yang)(yang)烷變成彈(dan)性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)過程是經過高(gao)溫(wen)(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成型的(de)(de)(de)。它主要以高(gao)分子(zi)量(liang)的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯基硅氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混(hun)入(ru)補強填(tian)料、硫化(hua)(hua)劑(ji)等,在(zai)加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫化(hua)(hua)成彈(dan)性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補強主要是各種類型的(de)(de)(de)白炭黑(hei),可(ke)使硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度(du)增加(jia)(jia)(jia)數十倍(bei)。有時(shi)為了降低成本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種特殊的(de)(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)(jia)入(ru)相應的(de)(de)(de)各種添(tian)加(jia)(jia)(jia)劑(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)是各種有機過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加(jia)(jia)(jia)成反應催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。
加工(gong)成型方法如圖所示。一次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行高分子(zi)鏈的(de)(de)交聯反應;二次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)分解產物(wu)和其他揮發性(xing)化(hua)(hua)合物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性(xing)能。常用(yong)的(de)(de)設備有開放式煉膠機、捏(nie)合機及真空(kong)密煉機。
主要(yao)性能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)特(te)(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅是(shi)天(tian)(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些(xie)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持(chi)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬(ying)度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特(te)(te)殊配(pei)方可達-100℃,表明其(qi)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫(zi)外線等(deng)十分穩定(ding),在不加任何添加劑的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理(li)(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)物(wu)理(li)(li)(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于(yu)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化碳等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天(tian)(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍(bei)。(8)生(sheng)理(li)(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人體組織不粘連(lian),具(ju)有抗凝血(xue)作(zuo)(zuo)用(yong),對(dui)肌體組織的(de)(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特(te)(te)別(bie)適合(he)作(zuo)(zuo)為(wei)醫(yi)用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用量(liang)
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產銷(xiao)分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比(bi)分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)(de)新研究,增加(jia)有機硅材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以大(da)幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安(an)全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水(shui)平的(de)(de)(de)(de)提(ti)高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡(xiang)膠需求(qiu)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)家鼓勵自(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)主化,《2012年度黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(征(zheng)求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主品(pin)牌(pai)擴大(da)在(zai)政府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)(de)市(shi)場份額,為(wei)改變目前國(guo)內政府采(cai)購(gou)以合(he)資(zi)品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主的(de)(de)(de)(de)局面(mian)(mian)提(ti)供了保障。促(cu)進自(zi)主品(pin)牌(pai)發展(zhan),國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)(de)繁(fan)榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)供有力保障。預測未來3年,我(wo)國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)(de)98%。但(dan)因(yin)(yin)為(wei)石(shi)(shi)油價(jia)格的(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)關鍵(jian)原料有機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產技術(shu)方面取得(de)突破,有機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產技術(shu)在2005年前被幾(ji)家(jia)跨國公司壟斷,但(dan)目前我國已發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)全球(qiu)有機硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國,這2個方面原因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)價(jia)格從2011年起開始(shi)低于石(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價(jia)的(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始(shi)大(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油基(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)拓展(zhan)有機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)市場空(kong)間,同時將(jiang)帶動硅(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有機硅(gui)(gui)產品的(de)(de)消(xiao)費。