硅橡膠是指主鏈由(you)硅(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)子(zi)交替構(gou)成(cheng),硅(gui)原(yuan)子(zi)上通常連有兩個有機(ji)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)主要由(you)含甲基(ji)(ji)(ji)和(he)少量乙烯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)硅(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入可(ke)(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高、低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng),三(san)氟(fu)丙基(ji)(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)引(yin)(yin)入則可(ke)(ke)提高硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫(wen)及耐(nai)(nai)(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)(yin)入苯基(ji)(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也(ye)很突出,在180℃下可(ke)(ke)長期工(gong)作(zuo),稍高于200℃也(ye)能(neng)(neng)承受數(shu)周(zhou)或更長時(shi)間仍(reng)有彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)氣性(xing)好,氧(yang)氣透(tou)過(guo)率(lv)在合(he)成(cheng)聚合(he)物中是較高的(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)突出特性(xing),因此(ci)在醫(yi)用領域應用廣泛。
主要(yao)品種
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)類的方(fang)法(fa)很(hen)多,通常按(an)固化前的形態分(fen)為(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)單體(ti)的不同(tong),可(ke)分(fen)為(wei)(wei)甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng)(deng);按(an)性能和用(yong)途的不同(tong)又可(ke)分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)、超耐低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超耐高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
發展(zhan)史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國以三氯化(hua)鐵為(wei)催(cui)化(hua)劑(ji)合成的(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面(mian)積的(de)(de)氣相法白炭黑補(bu)強的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階(jie)段(duan),奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產技術的(de)(de)基礎。從二甲(jia)基二氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成開(kai)始(shi)生(sheng)(sheng)產硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)國家有美(mei)國。俄羅斯、德國、日本、韓(han)國和中國等(deng)。中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工業化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家研(yan)究所和企(qi)業陸續開(kai)發出各種硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到2003年(nian)底,中國硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產能力為(wei)135千噸(dun),其中高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高(gao)溫(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠
高溫(wen)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡膠是指(zhi)聚硅(gui)(gui)(gui)氧烷(wan)變(bian)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)(ti)的(de)(de)過(guo)(guo)程是經過(guo)(guo)高溫(wen)(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)聚甲基(ji)(ji)乙烯(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)氧烷(wan)為生膠,混入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在(zai)加熱(re)加壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體(ti)(ti)。硅(gui)(gui)(gui)橡膠的(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是各種(zhong)(zhong)類型(xing)的(de)(de)白炭(tan)黑,可使(shi)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)強(qiang)度增加數十倍。有(you)時為了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠料性(xing)能及賦(fu)予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠各種(zhong)(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能,也加入(ru)相應的(de)(de)各種(zhong)(zhong)添加劑(ji)(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)是各種(zhong)(zhong)有(you)機(ji)過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工成(cheng)型(xing)方法如圖所示。一次硫化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行(xing)高(gao)分子鏈的(de)交聯反應;二次硫化的(de)目(mu)的(de)是(shi)進行(xing)補充交聯、驅(qu)除(chu)硫化劑分解產物(wu)和其他揮發性化合物(wu)以穩(wen)定硫化膠的(de)各(ge)項(xiang)性能。常用(yong)的(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)(du)僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一半(ban),但在200℃以(yi)上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一定的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)硬度(du)(du),且力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表(biao)明其(qi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)異(yi)。這(zhe)對(dui)航空(kong)(kong)、宇航工業(ye)的(de)意(yi)義重大。(3)耐候性(xing)(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭(chou)氧(yang)及(ji)紫外線(xian)等(deng)十分穩定,在不加任何添加劑(ji)的(de)情況下,就具有優(you)良的(de)耐候性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異(yi)的(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和(he)耐電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下的(de)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比(bi)通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下,其(qi)物理機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優(you)于通(tong)用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)化學(xue)試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有中等(deng)的(de)耐油、耐溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)(kong)氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等(deng)氣體(ti)的(de)透氣性(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生(sheng)理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)毒,無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)組織不粘連,具有抗凝血作用(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)反應(ying)性(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合(he)作為(wei)醫用(yong)材(cai)料。
硅橡膠的(de)用量
據中國汽(qi)車(che)工業協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)車(che)產(chan)(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)工業硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達2.0萬(wan)t。根據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加有機(ji)硅材料(liao)在(zai)汽(qi)車(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可以(yi)大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)的(de)(de)(de)安(an)全(quan)性(xing)能,因此,汽(qi)車(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)和(he)單(dan)車(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)車(che)工業對硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國家鼓(gu)勵(li)自主(zhu)品(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)發(fa)展,關鍵(jian)汽(qi)車(che)零部件(jian)實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機(ji)關公務(wu)用(yong)車(che)選(xuan)用(yong)車(che)型目錄(lu)(征求意見稿)》為自主(zhu)品(pin)牌擴大在(zai)政府(fu)采購的(de)(de)(de)市場份額,為改變(bian)目前(qian)國內政府(fu)采購以(yi)合資品(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)為主(zhu)的(de)(de)(de)局(ju)面(mian)提(ti)(ti)供(gong)了保障。促(cu)進自主(zhu)品(pin)牌發(fa)展,國產(chan)(chan)汽(qi)車(che)業的(de)(de)(de)繁榮(rong)將(jiang)為汽(qi)車(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供(gong)有力保障。預測未來3年(nian),我(wo)國室溫硫化硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)重要的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)(yue)占非石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但因(yin)(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)價格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同時我國在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料(liao)有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術方面(mian)取得突破,有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術在(zai)2005年(nian)前被(bei)幾家跨國公(gong)司壟斷,但目前我國已發(fa)展(zhan)成(cheng)(cheng)為全球有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第(di)1大(da)(da)國,這2個(ge)方面(mian)原因(yin)(yin)使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價格(ge)從2011年(nian)起開始低(di)于石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)(yue)為大(da)(da)宗石(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),并開始大(da)(da)規模(mo)替代石(shi)(shi)油(you)(you)基合成(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。這將極(ji)大(da)(da)拓展(zhan)有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)市(shi)場空間(jian),同時將帶動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑(ji)和(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)(you)(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。