硅橡膠是(shi)(shi)指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子交替構成,硅(gui)(gui)原(yuan)子上(shang)通常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)團(tuan)的橡膠。普(pu)通的硅(gui)(gui)橡膠主要由含(han)甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的硅(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組(zu)成。苯基(ji)的引(yin)入(ru)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠的耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫性能(neng)(neng)(neng),三(san)氟丙基(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)的引(yin)入(ru)則可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)橡膠的耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油(you)性能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡膠耐(nai)(nai)低(di)溫性能(neng)(neng)(neng)良好,一般在(zai)(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工(gong)(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡膠的耐(nai)(nai)熱性能(neng)(neng)(neng)也很(hen)突出,在(zai)(zai)180℃下可(ke)長(chang)期工(gong)(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)(neng)(neng)承受數周或更長(chang)時間仍有(you)(you)彈性,瞬時可(ke)耐(nai)(nai)300℃以上(shang)的高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)橡膠的透氣性好,氧(yang)氣透過率在(zai)(zai)合成聚合物中是(shi)(shi)較(jiao)高(gao)(gao)的。此(ci)外,硅(gui)(gui)橡膠還具有(you)(you)生理惰性、不會導(dao)致凝血的突出特性,因此(ci)在(zai)(zai)醫用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)分類的方法(fa)很(hen)多,通常按固化
前的形態(tai)分為固體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液(ye)體硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫化溫度分為室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),高(gao)溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所(suo)用(yong)單體的不(bu)同(tong),可分為甲(jia)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)(ji)苯(ben)基(ji)(ji)乙烯基(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性(xing)能和用(yong)途的不(bu)同(tong)又可分為通(tong)用(yong)型、超耐(nai)(nai)低溫型、超耐(nai)(nai)高(gao)溫型、高(gao)強力型、耐(nai)(nai)油型、醫用(yong)型等(deng)等(deng)。
發(fa)展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)以三氯化(hua)鐵為催(cui)化(hua)劑合成的(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)氣相(xiang)法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍(yue)升到(dao)實用階段,奠定了現代(dai)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基礎(chu)。從(cong)二甲基二氯硅(gui)烷合成開(kai)始(shi)生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美(mei)國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本(ben)、韓(han)國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)究始(shi)于(yu)1957年(nian),多家研(yan)究所和企(qi)業陸(lu)續開(kai)發出(chu)各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是指(zhi)聚硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)彈性體(ti)的(de)(de)(de)過程(cheng)是經過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子(zi)量的(de)(de)(de)聚甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)強填(tian)料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑等(deng),在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強主(zhu)要(yao)是各(ge)種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)(de)白炭(tan)黑(hei),可使硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍。有時為了(le)降(jiang)低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料(liao)性能(neng)及(ji)賦予(yu)硫(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)(de)性能(neng),也(ye)加(jia)(jia)入相應(ying)的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)(jia)劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種(zhong)(zhong)有機過氧(yang)化(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催(cui)化(hua)(hua)劑。
加(jia)工成(cheng)型方法如(ru)圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)(de)交(jiao)聯反應;二(er)次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是進行補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和(he)其(qi)他揮發性化(hua)(hua)合(he)物以穩定硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設(she)備有(you)開(kai)放(fang)式煉膠機(ji)(ji)、捏合(he)機(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing),雖然(ran)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能保(bao)持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表面硬(ying)度,且力(li)學(xue)性(xing)(xing)能無(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度一(yi)(yi)般為(wei)-70~-50℃,特(te)殊配(pei)方(fang)可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能優異(yi)。這對(dui)航空、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩定,在不加任何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能,耐(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)和耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)也非常(chang)好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)能。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)能比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機械性(xing)(xing)能優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)油及化(hua)學(xue)試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)能。(7)氣(qi)(qi)體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)能。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳等(deng)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織不粘(zhan)連,具(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特(te)別適合(he)(he)作(zuo)為(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中(zhong)國汽車(che)(che)(che)(che)工業協會統計,2012年,汽車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分(fen)別達(da)到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別增(zeng)長4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)(che)工業硅橡膠(jiao)的(de)用(yong)量約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)新研(yan)究,增(zeng)加有(you)機(ji)硅材料在汽車(che)(che)(che)(che)零部件方面(mian)的(de)用(yong)量,可以大幅度(du)提高汽車(che)(che)(che)(che)的(de)安全性能,因(yin)此,汽車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水平的(de)提高都將(jiang)推(tui)動汽車(che)(che)(che)(che)工業對硅橡膠(jiao)需求的(de)增(zeng)加。國家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)汽車(che)(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽車(che)(che)(che)(che)零部件實現(xian)自(zi)主(zhu)(zhu)化,《2012年度(du)黨政(zheng)機(ji)關公務(wu)用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型目(mu)(mu)錄(征求意見(jian)稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴大在政(zheng)府采購(gou)的(de)市場份額,為改(gai)變目(mu)(mu)前國內政(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)的(de)局面(mian)提供了保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)發(fa)展,國產(chan)汽車(che)(che)(che)(che)業的(de)繁(fan)榮將(jiang)為汽車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提供有(you)力(li)保(bao)障。預測未來(lai)3年,我國室溫硫化硅橡膠(jiao)在汽車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以年均20%增(zeng)長。
此(ci)外(wai),硅(gui)(gui)(gui)橡膠是重要的(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠,約占非石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠消費量的(de)(de)98%。但因為(wei)石(shi)(shi)(shi)油價(jia)格(ge)的(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)(de)關(guan)鍵原(yuan)料有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技(ji)(ji)術(shu)(shu)方面取得突破,有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)生(sheng)產技(ji)(ji)術(shu)(shu)在2005年前(qian)(qian)被幾(ji)家跨國(guo)(guo)公(gong)司壟斷(duan),但目前(qian)(qian)我國(guo)(guo)已發展成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國(guo)(guo),這(zhe)(zhe)2個方面原(yuan)因使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始(shi)低于石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠,僅約為(wei)大(da)(da)宗石(shi)(shi)(shi)油基(ji)橡膠的(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠,并開始(shi)大(da)(da)規模替代石(shi)(shi)(shi)油基(ji)合(he)(he)成(cheng)(cheng)橡膠。這(zhe)(zhe)將(jiang)(jiang)極大(da)(da)拓展有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)市(shi)場空間,同時(shi)將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂(zhi)等其他有(you)(you)機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)消費。