硅橡膠是指主鏈由硅(gui)和(he)氧(yang)原子(zi)交(jiao)替構成,硅(gui)原子(zi)上通常連有(you)兩個(ge)有(you)機(ji)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含(han)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入可提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引入則可提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)溫及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在-55℃下(xia)(xia)仍能(neng)(neng)工作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)(ji)后,可達-73℃。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)也(ye)(ye)很突出,在180℃下(xia)(xia)可長期(qi)工作(zuo),稍高于200℃也(ye)(ye)能(neng)(neng)承受數周或更長時間仍有(you)彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)高溫。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在合成聚(ju)合物中是較高的(de)(de)。此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生(sheng)理(li)惰(duo)性(xing)(xing)、不會導致凝(ning)血的(de)(de)突出特性(xing)(xing),因(yin)此在醫用(yong)領域應用(yong)廣(guang)泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡膠分類(lei)的方法很多,通常按固(gu)化
前的(de)形態分為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)(an)硫(liu)化(hua)溫(wen)(wen)度分為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao);按(an)(an)所(suo)用(yong)單體的(de)不(bu)同,可分為(wei)(wei)甲基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)等(deng);按(an)(an)性能(neng)和用(yong)途的(de)不(bu)同又可分為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、超耐(nai)(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)(xing)、高強力(li)型(xing)(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史(shi)
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)以三氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵為(wei)催化(hua)(hua)劑合成的(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面積(ji)的(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)成功,使硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升到(dao)實用(yong)階段,奠定了現(xian)代硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技(ji)術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯(lv)(lv)硅烷合成開(kai)始生產(chan)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(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(he)中國(guo)等。中國(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)(hua)研(yan)究(jiu)始于1957年(nian),多家研(yan)究(jiu)所和(he)企業陸續開(kai)發出各種硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底(di),中國(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能力為(wei)135千噸,其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)氧烷(wan)(wan)變(bian)成彈性(xing)(xing)體的(de)(de)過(guo)程是(shi)經(jing)過(guo)高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化成型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高(gao)分子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧烷(wan)(wan)為(wei)生膠(jiao),混入補強(qiang)填(tian)料、硫化劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下(xia)硫化成彈性(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)(ge)種類(lei)型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫化膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降(jiang)低(di)成本或改(gai)善膠(jiao)料性(xing)(xing)能(neng)及賦予(yu)硫化膠(jiao)各(ge)(ge)種特(te)殊的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)入相應(ying)(ying)的(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)劑(ji)。硫化劑(ji)是(shi)各(ge)(ge)種有機過(guo)氧化物或加(jia)成反應(ying)(ying)催化劑(ji)。
加工成型方法如圖所(suo)示。一(yi)次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是進(jin)行(xing)高(gao)分子鏈的(de)(de)(de)(de)交聯(lian)(lian)反應(ying);二次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是進(jin)行(xing)補充交聯(lian)(lian)、驅除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解產(chan)物和其他揮發性化(hua)合物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)各(ge)項(xiang)性能。常用的(de)(de)(de)(de)設(she)備有(you)開(kai)放式煉膠(jiao)機、捏合機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬(ying)度(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變化(hua)(hua)。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明(ming)其(qi)(qi)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)(dui)航(hang)空(kong)(kong)、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及紫外線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)(zai)(zai)不(bu)加任(ren)何添加劑的(de)(de)情況下(xia),就具(ju)有(you)優良的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)(zai)(zai)150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其(qi)(qi)物(wu)(wu)理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及化(hua)(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)(dui)空(kong)(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)(ti)組織不(bu)粘(zhan)連,具(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對(dui)(dui)肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作為(wei)醫(yi)用(yong)材料(liao)。
硅橡膠的用量(liang)
據(ju)(ju)中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)協會統(tong)計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同(tong)比(bi)分別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據(ju)(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)(de)新研(yan)究,增加(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(de)(de)(de)用(yong)量(liang),可(ke)以(yi)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)(de)(de)增加(jia)。國家鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)(pai)的(de)(de)(de)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)(zhu)化,《2012年度(du)黨政機(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(jian)稿)》為(wei)(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)(pai)擴(kuo)大(da)在政府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)市場(chang)份額,為(wei)(wei)改(gai)變目(mu)前國內政府(fu)采(cai)購以(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)(pai)(pai)產(chan)品(pin)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供(gong)(gong)了(le)保(bao)障(zhang)。促(cu)進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)(pai)(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供(gong)(gong)有(you)力保(bao)障(zhang)。預測未(wei)來3年,我國室溫(wen)硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)將以(yi)年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)油基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)(shi)油基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量(liang)的(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)(shi)油價格的(de)(de)大幅(fu)上漲,同時我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料(liao)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生產技術(shu)方面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體的(de)(de)生產技術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨(kua)國(guo)(guo)公司(si)壟斷,但目前我國(guo)(guo)已(yi)發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)單體第1大國(guo)(guo),這2個方面原(yuan)因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)價格從2011年(nian)起開始低于石(shi)(shi)油基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅(jin)約(yue)為(wei)大宗石(shi)(shi)油基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉(lian)價的(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大規模替代石(shi)(shi)油基合成(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市(shi)場空(kong)間(jian),同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和硅(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。