硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常(chang)連有(you)(you)兩(liang)個有(you)(you)機(ji)基團的(de)橡膠。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠主(zhu)要(yao)由含甲基和(he)少(shao)量乙烯(xi)基的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成。苯(ben)基的(de)引(yin)(yin)入(ru)可(ke)(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基及(ji)氰(qing)基的(de)引(yin)(yin)入(ru)則可(ke)(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良好,一般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)(yin)入(ru)苯(ben)基后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也(ye)很突出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)(ke)長(chang)期(qi)工作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)承受數(shu)周(zhou)或更長(chang)時間仍有(you)(you)彈性(xing),瞬時可(ke)(ke)(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)透氣性(xing)好,氧氣透過率(lv)在(zai)合(he)(he)成聚合(he)(he)物中是(shi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡膠還具(ju)有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)、不會導致凝血(xue)的(de)突出特性(xing),因此在(zai)醫用(yong)領(ling)域應用(yong)廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的方(fang)法很(hen)多,通常按(an)固(gu)化(hua)
前的(de)(de)形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液(ye)體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所(suo)用單體(ti)的(de)(de)不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)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)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用途的(de)(de)不同又可分(fen)為(wei)通用型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)早(zao)期(qi)是由美國以三氯化(hua)(hua)鐵為催化(hua)(hua)劑(ji)合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)產品問(wen)世(shi)。1948年(nian),采用(yong)高比(bi)表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性(xing)能躍升到(dao)實用(yong)階段,奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生產技(ji)術的(de)(de)基礎。從(cong)二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)合(he)成(cheng)開始生產硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國家有美國。俄羅(luo)斯、德國、日本(ben)、韓國和中國等。中國硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多(duo)家研(yan)究所和企業陸(lu)續開發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中國硅(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生產能力為135千(qian)(qian)噸,其中高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)(qian)噸。
高(gao)溫硫化(hua)硅橡膠
高溫硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷變(bian)成彈(dan)(dan)性體(ti)的(de)(de)過(guo)(guo)程是(shi)經過(guo)(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成型的(de)(de)。它主要(yao)以高分(fen)子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao),混入(ru)補強填料、硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)等,在加熱(re)加壓下硫(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)(dan)性體(ti)。硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強主要(yao)是(shi)各(ge)種(zhong)類(lei)型的(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)強度增加數十倍。有時為了降低成本(ben)或改善(shan)膠(jiao)料性能(neng)及賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性能(neng),也加入(ru)相應(ying)的(de)(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有機(ji)過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物或加成反(fan)應(ying)催化(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方(fang)法如(ru)圖所示。一次硫(liu)(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行(xing)高分子鏈的(de)交聯反應;二次硫(liu)(liu)(liu)化(hua)的(de)目的(de)是(shi)進(jin)行(xing)補充交聯、驅除(chu)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑分解產物和其他揮(hui)發性化(hua)合物以(yi)穩定硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠的(de)各(ge)項性能(neng)。常用的(de)設備有開放式(shi)煉膠機、捏(nie)合機及真空密煉機。
主要性(xing)能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特征是(shi)高溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍(reng)能(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)(wu)明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這(zhe)對(dui)航(hang)空(kong)、宇航(hang)工(gong)業的(de)(de)(de)意義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等十分(fen)穩(wen)定(ding),在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就具有優(you)(you)良的(de)(de)(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)(you)異的(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好(hao)。(5)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油(you)及(ji)化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中(zhong)等的(de)(de)(de)耐油(you)、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)透(tou)過(guo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)、氮、氧、二氧化碳(tan)等氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組織不(bu)粘連(lian),具有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)(ti)組織的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特別適合(he)作為(wei)醫(yi)用(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡膠的(de)用量
據中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計,2012年,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷(xiao)分別達到(dao)1927.18萬輛(liang)和(he)1930.64萬輛(liang),同比分別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)橡膠的(de)用(yong)量約(yue)達2.0萬t。根據觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增(zeng)加有機硅(gui)材料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件方面(mian)的(de)用(yong)量,可以大幅度提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量水平(ping)的(de)提(ti)高都將(jiang)推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對硅(gui)橡膠需求的(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主品牌的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發展(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部(bu)件實(shi)現(xian)自主化,《2012年度黨政機關(guan)公務用(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意見稿)》為(wei)自主品牌擴大在(zai)政府采購的(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內政府采購以合資品牌產(chan)(chan)品為(wei)主的(de)局(ju)面(mian)提(ti)供了(le)保障。促進自主品牌發展(zhan),國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)繁榮(rong)將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)應用(yong)提(ti)供有力保障。預測未來3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將(jiang)以年均20%增(zeng)長(chang)。
此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)是重要的非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)消(xiao)費量的98%。但因(yin)(yin)為(wei)石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的大(da)(da)幅上漲,同時我(wo)國(guo)在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的生產技(ji)術(shu)方面取得(de)突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的生產技(ji)術(shu)在(zai)2005年前(qian)被幾家(jia)跨(kua)國(guo)公司壟斷,但目前(qian)我(wo)國(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這(zhe)(zhe)2個方面原(yuan)因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的價(jia)格從2011年起開始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗(zong)石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡膠(jiao)的80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao),并開始(shi)大(da)(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)。這(zhe)(zhe)將(jiang)極大(da)(da)拓(tuo)展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產業的市場空間,同時將(jiang)帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等(deng)其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產品的消(xiao)費。