硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧原子(zi)交替構成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常連(lian)有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)橡膠(jiao)。普通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和少量乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能,三(san)氟丙基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)入(ru)則可(ke)(ke)(ke)提高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能良好(hao),一般在-55℃下仍能工作。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能也很(hen)突出(chu),在180℃下可(ke)(ke)(ke)長期工作,稍高(gao)于200℃也能承受數周或更長時(shi)間(jian)仍有(you)(you)彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)(ke)耐(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)好(hao),氧氣透過(guo)率在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是(shi)較高(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)還具有(you)(you)生(sheng)理惰性(xing)(xing)、不(bu)會(hui)導(dao)致(zhi)凝血的(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛(fan)。
主要品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)類的(de)(de)方法很多,通(tong)(tong)常按固化前的(de)(de)形態分(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)(wen)度分(fen)為(wei)室溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);按所用單體(ti)的(de)(de)不同,可分(fen)為(wei)甲(jia)基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙烯(xi)基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等;按性能和(he)用途的(de)(de)不同又可分(fen)為(wei)通(tong)(tong)用型(xing)、超耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)型(xing)、超耐(nai)(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫用型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早(zao)期是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)以三(san)氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑(ji)合成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世(shi)。1948年,采用高(gao)比表面(mian)積(ji)的(de)氣相法白炭黑(hei)補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能躍升到實用階段(duan),奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技(ji)術的(de)基礎。從二(er)甲(jia)基二(er)氯硅(gui)(gui)烷合成(cheng)開始(shi)生產硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年,多家(jia)研(yan)究所和企業陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力為(wei)135千(qian)噸(dun),其中(zhong)(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高(gao)溫硫化(hua)硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)化硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷(wan)變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主要以高(gao)分子量的(de)(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯基(ji)硅(gui)氧(yang)烷(wan)為生膠(jiao)(jiao),混入補強填料、硫(liu)化劑(ji)等,在(zai)加熱加壓下硫(liu)化成(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補強主要是(shi)(shi)各種類型的(de)(de)白炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)化膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度增加數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)化膠(jiao)(jiao)各種特殊(shu)的(de)(de)性(xing)能,也(ye)加入相應的(de)(de)各種添加劑(ji)。硫(liu)化劑(ji)是(shi)(shi)各種有(you)機(ji)過(guo)氧(yang)化物或加成(cheng)(cheng)反應催化劑(ji)。
加工成(cheng)型方法如圖(tu)所示。一次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行高分子鏈的(de)交(jiao)聯反應(ying);二次硫化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行補(bu)充交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑(ji)分解產物(wu)和其他(ta)揮發性(xing)化(hua)合物(wu)以穩定硫化(hua)膠的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設備有(you)開放式(shi)煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主(zhu)要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)溫(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常(chang)溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但(dan)在(zai)200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和表面硬度,且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變(bian)化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)異。這對(dui)航空(kong)、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)紫外線等十分穩定(ding),在(zai)不(bu)加任何添(tian)加劑的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),就具(ju)有優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有優(you)(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)(nai)(nai)電(dian)(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)(nai)(nai)電(dian)(dian)弧(hu)性(xing)(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)和-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低溫(wen)下(xia),其(qi)物(wu)理機(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)(you)于(yu)通(tong)(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油(you)(you)及(ji)化(hua)學試劑性(xing)(xing)(xing)。普通(tong)(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有中等的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)油(you)(you)、耐(nai)(nai)(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)等氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅(xiu),與(yu)人(ren)體(ti)組(zu)織不(bu)粘連,具(ju)有抗凝(ning)血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)少。特別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量
據(ju)中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷(xiao)分別(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang)(liang),同比分別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用量約達(da)2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研(yan)天下的(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)(zeng)加有機(ji)硅(gui)材(cai)料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方(fang)面的(de)(de)用量,可以(yi)(yi)(yi)大(da)幅(fu)度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性(xing)能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)(che)用量水平的(de)(de)提高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實(shi)現自(zi)主(zhu)化(hua),《2012年(nian)度(du)黨政機(ji)關公務(wu)用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌擴大(da)在政府采(cai)購的(de)(de)市場份額(e),為改變目(mu)前(qian)國(guo)內政府采(cai)購以(yi)(yi)(yi)合(he)資品(pin)(pin)牌產(chan)品(pin)(pin)為主(zhu)的(de)(de)局面提供了保障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)(pin)牌發展,國(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁(fan)榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用提供有力(li)保障。預測未來3年(nian),我國(guo)室(shi)溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以(yi)(yi)(yi)年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石(shi)(shi)油基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)(wei)(wei)石(shi)(shi)油價(jia)格(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同時我國在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術方(fang)面取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技術在2005年前被幾家跨國公司壟斷(duan),但(dan)目前我國已(yi)發展成(cheng)為(wei)(wei)(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)(dan)體第1大(da)國,這2個方(fang)面原因(yin)使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)(ge)從(cong)2011年起開始(shi)(shi)低(di)于石(shi)(shi)油基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)(wei)(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油基(ji)(ji)(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始(shi)(shi)大(da)規(gui)模(mo)替代石(shi)(shi)油基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)市場空間(jian),同時將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)和(he)硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)消費。