硅橡膠是指主鏈由硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧原(yuan)子(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有(you)(you)兩個有(you)(you)機基(ji)(ji)團的橡膠(jiao)。普通的硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)主要由含甲基(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)的硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)氧鏈節組(zu)成。苯基(ji)(ji)的引(yin)(yin)入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的耐(nai)高(gao)(gao)(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及(ji)氰基(ji)(ji)的引(yin)(yin)入(ru)則可(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的耐(nai)溫(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)耐(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)工作。引(yin)(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的耐(nai)熱(re)性(xing)能(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)長期工作,稍高(gao)(gao)(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)承受數周或更(geng)長時間(jian)仍有(you)(you)彈性(xing),瞬(shun)時可(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)的透(tou)氣性(xing)好,氧氣透(tou)過率在(zai)合成聚合物中是較(jiao)高(gao)(gao)(gao)(gao)的。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)還(huan)具(ju)有(you)(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的突出特性(xing),因此在(zai)醫(yi)用領(ling)域應用廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方(fang)法很多,通(tong)常按固化
前的形態分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)固(gu)體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫化(hua)溫(wen)(wen)度分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)室(shi)溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用單體的不(bu)同(tong),可(ke)分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性(xing)能和用途的不(bu)同(tong)又(you)可(ke)分(fen)(fen)(fen)為(wei)(wei)通用型、超(chao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)型、超(chao)耐(nai)高溫(wen)(wen)型、高強力型、耐(nai)油(you)型、醫(yi)用型等等。
發(fa)展史(shi)
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由美國(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)產品(pin)問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)(de)氣相法白炭黑補強(qiang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)研(yan)制成(cheng)功,使硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能(neng)躍(yue)升到實用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓(han)國(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始于1957年(nian),多(duo)家研(yan)究所(suo)和(he)企業陸續開發出(chu)各(ge)種硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力為135千噸(dun)(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)(dun)。
高溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠
高溫(wen)硫化(hua)硅橡膠(jiao)是指聚硅氧(yang)烷(wan)(wan)變成(cheng)(cheng)彈(dan)性體(ti)的過(guo)程(cheng)是經過(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的。它主要(yao)以高分子(zi)量的聚甲(jia)基乙烯基硅氧(yang)烷(wan)(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao),混(hun)入補強填料、硫化(hua)劑(ji)(ji)(ji)等,在加(jia)(jia)(jia)熱加(jia)(jia)(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性體(ti)。硅橡膠(jiao)的補強主要(yao)是各種類型(xing)(xing)的白炭黑,可使(shi)硫化(hua)膠(jiao)的強度(du)增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有時為(wei)了降(jiang)低成(cheng)(cheng)本(ben)或(huo)改善膠(jiao)料性能及賦予硫化(hua)膠(jiao)各種特(te)殊的性能,也(ye)加(jia)(jia)(jia)入相(xiang)應的各種添加(jia)(jia)(jia)劑(ji)(ji)(ji)。硫化(hua)劑(ji)(ji)(ji)是各種有機(ji)過(guo)氧(yang)化(hua)物或(huo)加(jia)(jia)(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)劑(ji)(ji)(ji)。
加(jia)工(gong)成型方法如(ru)圖所示。一次硫化(hua)的目的是進(jin)行(xing)高(gao)分子(zi)鏈的交(jiao)聯反(fan)應;二次硫化(hua)的目的是進(jin)行(xing)補充(chong)交(jiao)聯、驅除硫化(hua)劑分解產物和其(qi)他揮發性化(hua)合(he)物以穩(wen)定硫化(hua)膠(jiao)的各項性能。常用的設備(bei)有(you)開放式煉膠(jiao)機、捏合(he)機及真空(kong)密(mi)煉機。
主要性(xing)能
(1)高溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)特(te)征是高溫穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然(ran)常溫下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半,但在200℃以(yi)上的(de)高溫環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)保(bao)持(chi)一定的(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃(li)化溫度(du)一般(ban)為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)明(ming)其(qi)低(di)(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異(yi)。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)意(yi)義重大。(3)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫(zi)外線等十分穩定,在不(bu)加(jia)任何(he)添加(jia)劑(ji)的(de)情況下(xia)(xia)(xia),就具有(you)(you)優良的(de)耐候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)優異(yi)的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常溫下(xia)(xia)(xia)的(de)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)高溫和(he)-50℃的(de)低(di)(di)溫下(xia)(xia)(xia),其(qi)物(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)(you)中(zhong)等的(de)耐油、耐溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫下(xia)(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧、二(er)氧化碳等氣體(ti)的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘連,具有(you)(you)抗凝血(xue)作(zuo)用(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)別適合作(zuo)為醫(yi)用(yong)材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的(de)用(yong)量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業協(xie)會統計(ji),2012年(nian)(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和1930.64萬(wan)輛,同比(bi)分別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業硅橡(xiang)(xiang)膠的(de)用(yong)(yong)(yong)量約達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天(tian)下(xia)的(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加(jia)有(you)機硅材(cai)料(liao)在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)用(yong)(yong)(yong)量,可以(yi)大幅度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)量和單車(che)用(yong)(yong)(yong)量水平的(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)工業對硅橡(xiang)(xiang)膠需(xu)求的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)。國家鼓勵自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政機關公務用(yong)(yong)(yong)車(che)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)車(che)型目錄(lu)(征求意見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)擴大在(zai)政府采購(gou)的(de)市場份額,為改變目前國內政府采購(gou)以(yi)合資品牌(pai)產(chan)(chan)品為主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)局面提供了保障(zhang)。促進(jin)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)發(fa)展(zhan),國產(chan)(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)業的(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)車(che)膠的(de)應用(yong)(yong)(yong)提供有(you)力保障(zhang)。預測未來3年(nian)(nian),我國室(shi)溫(wen)硫化硅橡(xiang)(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)行(xing)業將以(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)非石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),約(yue)占非石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)幅上漲(zhang),同時我(wo)國在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術方面(mian)取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術在2005年前被幾家跨國公司壟(long)斷,但目前我(wo)國已發展(zhan)成(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)單體第1大(da)國,這(zhe)2個方面(mian)原(yuan)因(yin)使(shi)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開始低于(yu)石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大(da)宗石(shi)油(you)(you)基橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),并開始大(da)規模替代石(shi)油(you)(you)基合(he)成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大(da)拓展(zhan)有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間(jian),同時將帶動(dong)硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷(wan)偶(ou)聯(lian)劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。