硅橡膠是指主(zhu)鏈(lian)由(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)(yang)原子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原子(zi)上(shang)(shang)通常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)團(tuan)的(de)橡(xiang)膠(jiao)。普通的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由(you)含甲基(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)的(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)可提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)高、低(di)溫性能(neng),三氟丙基(ji)及(ji)氰基(ji)的(de)引(yin)入(ru)(ru)則可提高硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)溫及(ji)耐(nai)(nai)油性能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)低(di)溫性能(neng)良好,一般在-55℃下仍(reng)能(neng)工(gong)作。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)后(hou),可達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐(nai)(nai)熱性能(neng)也(ye)很突出(chu),在180℃下可長期工(gong)作,稍高于200℃也(ye)能(neng)承受數周(zhou)或更長時(shi)間仍(reng)有(you)彈性,瞬時(shi)可耐(nai)(nai)300℃以上(shang)(shang)的(de)高溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)透氣(qi)性好,氧(yang)(yang)氣(qi)透過率(lv)在合成聚(ju)合物中是較高的(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)生理惰(duo)性、不(bu)會導致凝血(xue)的(de)突出(chu)特性,因此在醫用領域應用廣泛。
主(zhu)要品種(zhong)
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分(fen)(fen)(fen)類的(de)方法很多(duo),通常按固化(hua)前的(de)形態分(fen)(fen)(fen)為固體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化(hua)溫度(du)分(fen)(fen)(fen)為室溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)溫硫化(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)單體的(de)不(bu)同,可(ke)分(fen)(fen)(fen)為甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能和用(yong)途的(de)不(bu)同又可(ke)分(fen)(fen)(fen)為通用(yong)型(xing)、超耐低溫型(xing)、超耐高(gao)溫型(xing)、高(gao)強力(li)型(xing)、耐油(you)型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展(zhan)史
硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)早期是由美國(guo)以三(san)氯(lv)化鐵為催(cui)化劑(ji)合成的(de)(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian),采用高(gao)比表面積的(de)(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)研制成功,使硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)性能躍升到實(shi)用階段(duan),奠(dian)定(ding)了(le)現代硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產技術(shu)的(de)(de)基(ji)礎。從(cong)二甲基(ji)二氯(lv)硅烷合成開始(shi)生產硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)國(guo)家有美國(guo)。俄(e)羅(luo)斯、德國(guo)、日本(ben)、韓國(guo)和中國(guo)等(deng)。中國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)工業化研究始(shi)于(yu)1957年(nian),多家研究所(suo)和企業陸續開發出各種(zhong)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底,中國(guo)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)生產能力(li)為135千(qian)噸,其中高(gao)溫(wen)膠(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠
高溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)(de)過(guo)程是(shi)(shi)經過(guo)高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要(yao)以高分子量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基乙烯(xi)基硅(gui)氧(yang)烷為生(sheng)膠(jiao)(jiao),混入(ru)(ru)補(bu)強填(tian)料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強主要(yao)是(shi)(shi)各種(zhong)類型的(de)(de)(de)白(bai)炭黑,可(ke)使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)數十倍(bei)。有(you)時為了降低成(cheng)本或改(gai)善(shan)膠(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及賦(fu)予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特殊的(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)(jia)入(ru)(ru)相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)各種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種(zhong)有(you)機過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或加(jia)(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖所示。一次硫(liu)化(hua)的目(mu)的是進行(xing)高分子鏈(lian)的交聯反應;二次硫(liu)化(hua)的目(mu)的是進行(xing)補充(chong)交聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分解(jie)產物和其(qi)他(ta)揮發性化(hua)合(he)(he)物以(yi)穩定硫(liu)化(hua)膠的各項(xiang)性能。常(chang)用的設(she)備有開(kai)放式(shi)煉(lian)膠機、捏合(he)(he)機及真空密煉(lian)機。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)特(te)征是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)強度僅是天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia)(xia),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和表面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明(ming)顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)玻(bo)璃化溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表明(ming)其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這(zhe)對航空、宇(yu)航工業的(de)(de)(de)意義重(zhong)大。(3)耐候性(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)(ji)紫外線(xian)等十(shi)分穩定(ding),在不加(jia)任何添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia),就(jiu)具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐候性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)絕緣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐電暈性(xing)(xing)和耐電弧性(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好(hao)。(5)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia),其物(wu)理(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐油及(ji)(ji)化學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)中等的(de)(de)(de)耐油、耐溶(rong)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透(tou)過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)(yang)、二(er)氧(yang)(yang)化碳等氣體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)氣性(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味(wei),無嗅(xiu),與人(ren)體(ti)組織(zhi)不粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用(yong),對肌體(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)別(bie)適合作為醫用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的(de)用量
據中國汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業協會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同(tong)比分別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)量約達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)加有(you)機硅(gui)材(cai)料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件方面的(de)(de)用(yong)量,可以(yi)大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)安(an)全性(xing)能(neng),因此,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)量和(he)單車(che)(che)(che)(che)用(yong)量水(shui)平的(de)(de)提(ti)高都(dou)將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)業對硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵自主(zhu)品牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)發展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)零部件實現自主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政機關公務用(yong)車(che)(che)(che)(che)選用(yong)車(che)(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿(gao))》為(wei)自主(zhu)品牌(pai)擴(kuo)大在(zai)政府采(cai)購的(de)(de)市場份額,為(wei)改變目前國內政府采(cai)購以(yi)合資品牌(pai)產(chan)品為(wei)主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進自主(zhu)品牌(pai)發展,國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提(ti)供有(you)力保障。預測(ce)未(wei)來(lai)3年(nian),我國室(shi)溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將(jiang)以(yi)年(nian)均20%增(zeng)長(chang)。
此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費(fei)(fei)量的(de)98%。但因為石油(you)(you)價格的(de)大(da)(da)幅上(shang)漲(zhang),同(tong)時我國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵(jian)原(yuan)料(liao)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術方面(mian)取得(de)突破,有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)的(de)生產(chan)技術在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)公(gong)司(si)壟(long)斷(duan),但目前我國(guo)已發(fa)展成(cheng)(cheng)為全(quan)球(qiu)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)單(dan)體(ti)第1大(da)(da)國(guo),這2個方面(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價格從2011年(nian)起開(kai)始低于石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大(da)(da)宗石油(you)(you)基(ji)(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)為廉價的(de)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替代石油(you)(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大(da)(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)市場(chang)空(kong)間,同(tong)時將帶(dai)動硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)產(chan)品(pin)的(de)消(xiao)費(fei)(fei)。