硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構成(cheng)(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有兩(liang)個(ge)有機基(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和少量乙烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)能(neng),三(san)氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入則(ze)可(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油(you)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)良好(hao),一(yi)般在-55℃下(xia)仍能(neng)工(gong)(gong)作(zuo)。引入苯基(ji)(ji)后,可(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)也很突出,在180℃下(xia)可(ke)長(chang)期工(gong)(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承受數(shu)周或更(geng)長(chang)時(shi)間仍有彈(dan)性(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣性(xing)好(hao),氧(yang)氣透過率在合(he)成(cheng)(cheng)聚合(he)物(wu)中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具(ju)有生理惰性(xing)、不會(hui)導致(zhi)凝血的(de)(de)(de)突出特性(xing),因此在醫用領域應用廣泛。
主要(yao)品(pin)種
硅橡膠分類(lei)的方法很多,通(tong)常按固化
前的形(xing)態(tai)分(fen)(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按硫化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室(shi)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按所用單體的不同,可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯(xi)(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等(deng)(deng);按性能和用途的不同又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)(wei)通用型、超耐低溫(wen)型、超耐高溫(wen)型、高強力型、耐油型、醫用型等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯化鐵為(wei)催化劑(ji)合成的(de)(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高比表(biao)面(mian)積的(de)(de)(de)(de)氣(qi)相法白(bai)炭黑補強的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)研制成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)性能躍升到實用階段(duan),奠定了(le)現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術(shu)的(de)(de)(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷合成開始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和(he)中國(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)工業(ye)化研究始于1957年(nian),多家研究所和(he)企業(ye)陸續開發出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千(qian)噸(dun),其中高溫膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠是指聚(ju)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷變成彈(dan)(dan)性(xing)體的(de)過程是經(jing)過高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)成型(xing)的(de)。它(ta)主要(yao)以高分子量的(de)聚(ju)甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷為(wei)生膠,混入補(bu)(bu)強(qiang)填(tian)料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)劑等,在(zai)加熱加壓下(xia)硫(liu)化(hua)(hua)成彈(dan)(dan)性(xing)體。硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)補(bu)(bu)強(qiang)主要(yao)是各(ge)種(zhong)類型(xing)的(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)強(qiang)度(du)增加數十倍。有(you)時為(wei)了(le)降低(di)成本或(huo)改善膠料(liao)性(xing)能(neng)及賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)膠各(ge)種(zhong)特殊的(de)性(xing)能(neng),也加入相應的(de)各(ge)種(zhong)添加劑。硫(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種(zhong)有(you)機(ji)過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物或(huo)加成反應催化(hua)(hua)劑。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)(de)交聯反應;二次硫(liu)化(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是進行(xing)補充交聯、驅除硫(liu)化(hua)(hua)劑分解產(chan)物和(he)其(qi)他揮發性(xing)化(hua)(hua)合物以穩定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性(xing)能。常用(yong)的(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠機、捏合機及真空(kong)密煉機。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度僅是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半,但(dan)(dan)在200℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)(wei)-70~-50℃,特(te)殊(shu)配方可達-100℃,表明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對航空、宇航工業的(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及紫外線等十分穩(wen)定(ding),在不加任何(he)添加劑的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),就具(ju)(ju)有(you)優良(liang)的(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物(wu)理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)物(wu)理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)(dan)在150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理(li)(li)機械(xie)(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通用(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等氣(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與(yu)人(ren)體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)(ju)有(you)抗(kang)凝血作(zuo)用(yong)(yong),對肌體(ti)組織(zhi)的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特(te)別適(shi)合作(zuo)為(wei)(wei)醫用(yong)(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)協(xie)會統計,2012年,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷(xiao)分(fen)別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分(fen)別(bie)增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量約(yue)達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)(de)(de)新研究(jiu),增加(jia)有(you)機硅材料在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件方面的(de)(de)(de)用(yong)(yong)量,可以(yi)大(da)幅(fu)度提高汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)量和(he)單車(che)(che)用(yong)(yong)量水(shui)平的(de)(de)(de)提高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)對硅橡膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增加(jia)。國(guo)家(jia)鼓勵(li)自主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零部件實現自主(zhu)化,《2012年度黨政機關公務用(yong)(yong)車(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)品牌(pai)擴大(da)在(zai)(zai)政府(fu)采(cai)購的(de)(de)(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前國(guo)內政府(fu)采(cai)購以(yi)合資(zi)品牌(pai)產(chan)(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)局面提供了保(bao)障(zhang)。促進(jin)自主(zhu)品牌(pai)發展,國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力(li)保(bao)障(zhang)。預測未(wei)來3年,我(wo)國(guo)室溫硫化硅橡膠(jiao)在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將(jiang)以(yi)年均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我(wo)國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術方(fang)面取得突破,有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術在(zai)2005年前被(bei)幾家跨(kua)國公司壟(long)斷,但目前我(wo)國已發展成為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大(da)國,這(zhe)2個(ge)方(fang)面原因(yin)使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從(cong)2011年起開始低于(yu)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)(you)基(ji)合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將(jiang)極(ji)大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時(shi)將(jiang)帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷(wan)偶聯(lian)劑和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)消費。