硅橡膠是(shi)指主鏈(lian)(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和氧原(yuan)子(zi)(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)(zi)上(shang)通常(chang)連有(you)(you)兩個有(you)(you)機(ji)基(ji)團的(de)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)主要由含甲基(ji)和少量(liang)乙烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧鏈(lian)(lian)節組成。苯基(ji)的(de)引入可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)、低溫(wen)性能(neng),三(san)氟丙基(ji)及氰基(ji)的(de)引入則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)耐(nai)(nai)低溫(wen)性能(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍(reng)能(neng)工作。引入苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱性能(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)于200℃也能(neng)承(cheng)受數周或(huo)更長時(shi)間仍(reng)有(you)(you)彈(dan)性,瞬時(shi)可(ke)耐(nai)(nai)300℃以(yi)上(shang)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)透氣性好,氧氣透過率在(zai)合成聚合物(wu)中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)(you)生理惰性、不會導致凝(ning)血的(de)突出特性,因此在(zai)醫用領(ling)域應用廣泛(fan)。
主要(yao)品(pin)種
硅橡膠分類的方法(fa)很多(duo),通常按固化
前的形態分(fen)為固體硅橡膠(jiao)和(he)液體硅橡膠(jiao);按硫化(hua)溫(wen)度(du)分(fen)為室溫(wen)硫化(hua)硅橡膠(jiao),高溫(wen)硫化(hua)硅橡膠(jiao);按所用(yong)(yong)單體的不(bu)同,可(ke)分(fen)為甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅橡膠(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅橡膠(jiao)、氟硅,腈硅橡膠(jiao)等;按性能和(he)用(yong)(yong)途的不(bu)同又可(ke)分(fen)為通用(yong)(yong)型(xing)(xing)、超(chao)耐低(di)溫(wen)型(xing)(xing)、超(chao)耐高溫(wen)型(xing)(xing)、高強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由(you)美(mei)(mei)國(guo)(guo)以三氯化鐵為催化劑(ji)合(he)(he)成的(de)。1945年(nian)(nian)(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年(nian)(nian)(nian),采用(yong)高(gao)(gao)比表面積的(de)氣相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制(zhi)成功(gong),使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)性能躍升到實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基礎。從二甲基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合(he)(he)成開始生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美(mei)(mei)國(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)工業化研究(jiu)始于1957年(nian)(nian)(nian),多家研究(jiu)所和企業陸續開發(fa)出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)(nian)(nian)底(di),中國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能力(li)為135千(qian)噸(dun),其中高(gao)(gao)溫(wen)膠(jiao)100千(qian)噸(dun)。
高溫硫化硅橡膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)硅橡膠是指(zhi)聚硅氧烷變成彈性(xing)體(ti)(ti)的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)成型的(de)(de)。它主(zhu)(zhu)要以(yi)高分子量的(de)(de)聚甲基乙烯基硅氧烷為生膠,混入補強填(tian)料、硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)等,在加熱加壓下硫(liu)化(hua)成彈性(xing)體(ti)(ti)。硅橡膠的(de)(de)補強主(zhu)(zhu)要是各種(zhong)(zhong)(zhong)類型的(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)化(hua)膠的(de)(de)強度增加數十倍。有(you)時為了降低成本或改善膠料性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)化(hua)膠各種(zhong)(zhong)(zhong)特殊(shu)的(de)(de)性(xing)能(neng),也(ye)加入相(xiang)應的(de)(de)各種(zhong)(zhong)(zhong)添加劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)(ji)是各種(zhong)(zhong)(zhong)有(you)機過(guo)氧化(hua)物或加成反應催化(hua)劑(ji)(ji)。
加工成型方(fang)法如(ru)圖所示。一次硫化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈(lian)的(de)交聯反應;二次硫化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行(xing)補(bu)充交聯、驅除硫化劑分解產物和其(qi)他揮發性(xing)(xing)化合(he)物以穩(wen)定硫化膠的(de)各(ge)項(xiang)性(xing)(xing)能。常用的(de)設(she)備有(you)開(kai)放式煉膠機、捏(nie)合(he)機及真(zhen)空密煉機。
主要性能
(1)高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征(zheng)是(shi)高溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度僅是(shi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一(yi)(yi)半,但在(zai)200℃以上的(de)(de)高溫(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保持(chi)一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表面(mian)硬度,且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無(wu)明顯(xian)變化(hua)。(2)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃化(hua)溫(wen)度一(yi)(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其(qi)低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)異。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)意義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等(deng)十分穩(wen)定(ding),在(zai)不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑的(de)(de)情況下(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)耐候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優(you)異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常好。(5)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)常溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但在(zai)150℃的(de)(de)高溫(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)下(xia)(xia),其(qi)物理(li)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優(you)于通(tong)用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐油及化(hua)學(xue)試劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)耐油、耐溶劑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)下(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)氣(qi)體(ti)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)高出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人(ren)體(ti)組織不粘連,具(ju)有(you)抗(kang)凝血作用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作為醫用材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比(bi)分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠(jiao)的(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬t。根據觀(guan)研天下(xia)的(de)新研究,增加(jia)有(you)機硅(gui)(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)方面的(de)用(yong)量(liang)(liang),可(ke)以(yi)(yi)大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安(an)全(quan)性能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)和單車(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)提(ti)(ti)高都將推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡膠(jiao)需求(qiu)的(de)增加(jia)。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發(fa)(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零部(bu)件(jian)實現(xian)自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機關公務用(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)型目錄(lu)(征求(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在政(zheng)府(fu)采購(gou)(gou)的(de)市(shi)場份額(e),為(wei)改(gai)變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府(fu)采購(gou)(gou)以(yi)(yi)合(he)資品(pin)牌(pai)產(chan)品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局面提(ti)(ti)供了保(bao)障。促進自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)(fa)展(zhan),國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)繁(fan)榮(rong)將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有(you)力(li)保(bao)障。預(yu)測未(wei)來3年(nian),我國(guo)(guo)室(shi)溫硫(liu)化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以(yi)(yi)年(nian)均(jun)20%增長。
此外,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石(shi)(shi)油(you)價格的(de)(de)(de)大(da)幅上(shang)漲,同時(shi)我國在硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)(yuan)料(liao)有(you)(you)機(ji)硅單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)方面(mian)取(qu)得突破,有(you)(you)機(ji)硅單(dan)體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)在2005年(nian)前被幾家(jia)跨國公司壟斷,但目前我國已(yi)發展成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅單(dan)體第1大(da)國,這2個方面(mian)原(yuan)(yuan)因使硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始低于(yu)石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)(shi)油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)廉價的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并(bing)開(kai)始大(da)規模替代石(shi)(shi)油(you)基(ji)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅產(chan)業的(de)(de)(de)市場空(kong)間(jian),同時(shi)將帶動硅油(you)、硅烷偶(ou)聯(lian)劑和硅樹脂(zhi)等其他有(you)(you)機(ji)硅產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。