硅橡膠是(shi)指(zhi)主鏈由硅和(he)氧原子(zi)交(jiao)替(ti)構成,硅原子(zi)上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基團的(de)橡膠。普通(tong)的(de)硅橡膠主要由含甲(jia)基和(he)少(shao)量乙烯(xi)基的(de)硅氧鏈節組成。苯基的(de)引入(ru)可提高(gao)(gao)硅橡膠的(de)耐高(gao)(gao)、低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙基及氰(qing)基的(de)引入(ru)則(ze)可提高(gao)(gao)硅橡膠的(de)耐溫(wen)及耐油性(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡膠耐低溫(wen)性(xing)能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一(yi)般在-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引入(ru)苯基后,可達-73℃。硅橡膠的(de)耐熱性(xing)能(neng)(neng)(neng)也(ye)很突出,在180℃下可長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也(ye)能(neng)(neng)(neng)承受數(shu)周(zhou)或更長(chang)時間仍有(you)彈(dan)性(xing),瞬(shun)時可耐300℃以上的(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅橡膠的(de)透(tou)氣性(xing)好(hao),氧氣透(tou)過率(lv)在合成聚合物中是(shi)較高(gao)(gao)的(de)。此外,硅橡膠還具(ju)有(you)生理惰性(xing)、不會導致凝血的(de)突出特性(xing),因此在醫用領(ling)域(yu)應用廣泛。
主要(yao)品種
硅橡膠分類的方(fang)法很(hen)多(duo),通常按固化
前的(de)形態分(fen)(fen)為(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)(liu)化(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按(an)所(suo)用(yong)(yong)(yong)單體的(de)不(bu)同,可分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基乙(yi)(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙(yi)(yi)烯基硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)(yong)(yong)途的(de)不(bu)同又可分(fen)(fen)為(wei)通(tong)用(yong)(yong)(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)(gao)強力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)(yong)(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國以三氯(lv)化鐵為(wei)催化劑合成的(de)(de)。1945年,硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問(wen)世(shi)。1948年,采(cai)用高比表面積的(de)(de)氣相法白(bai)炭黑(hei)補強(qiang)的(de)(de)硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)研制成功,使硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)性能躍升到實用階段(duan),奠定了現代硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產技(ji)術(shu)的(de)(de)基礎。從二甲基二氯(lv)硅烷合成開始生產硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)國家有(you)美國。俄(e)羅斯、德國、日本(ben)、韓國和中(zhong)國等。中(zhong)國硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)業(ye)化研究(jiu)始于1957年,多(duo)家研究(jiu)所和企(qi)業(ye)陸續開發出(chu)各種硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年底,中(zhong)國硅橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產能力為(wei)135千噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠(jiao)
高溫硫化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是指聚(ju)硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)過(guo)程是經過(guo)高溫(110-170℃)硫化(hua)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要(yao)以高分子量的(de)(de)聚(ju)甲(jia)基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)(bu)強(qiang)填料、硫化(hua)劑等(deng),在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)成(cheng)(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)補(bu)(bu)強(qiang)主(zhu)要(yao)是各(ge)(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使硫化(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數(shu)十(shi)倍。有時(shi)為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或(huo)改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)能及(ji)賦予硫化(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)(ge)種特(te)殊(shu)的(de)(de)性(xing)能,也(ye)加(jia)入相(xiang)應(ying)的(de)(de)各(ge)(ge)種添加(jia)劑。硫化(hua)劑是各(ge)(ge)種有機過(guo)氧化(hua)物或(huo)加(jia)成(cheng)(cheng)反應(ying)催化(hua)劑。
加工成型方法(fa)如圖所(suo)示。一(yi)次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行高分(fen)子鏈的(de)交聯反應(ying);二次硫(liu)化(hua)的(de)目(mu)的(de)是進行補(bu)充交聯、驅(qu)除硫(liu)化(hua)劑分(fen)解產物(wu)和其他揮(hui)發性(xing)化(hua)合(he)物(wu)以穩定硫(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)各項性(xing)能。常用的(de)設(she)備有開(kai)放式(shi)煉膠(jiao)機、捏合(he)機及(ji)真空密煉機。
主要性能
(1)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)(de)(de)(de)特征是(shi)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing),雖(sui)然常溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)僅(jin)是(shi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些(xie)合成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)硬(ying)度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)(wu)明顯變化(hua)。(2)低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般(ban)為-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)異。這對航空、宇航工業(ye)的(de)(de)(de)(de)意義重(zhong)大(da)。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對氧(yang)(yang)、臭氧(yang)(yang)及(ji)(ji)紫外線等(deng)十(shi)分穩(wen)(wen)定(ding),在不(bu)加任(ren)何添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況下,就具(ju)(ju)有優(you)良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)。(4)電氣性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)也非常好。(5)物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下,其物(wu)(wu)理(li)(li)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油(you)及(ji)(ji)化(hua)學(xue)試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)。普(pu)通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油(you)、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對空氣、氮、氧(yang)(yang)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理(li)(li)惰(duo)性(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)味,無(wu)(wu)嗅,與人體(ti)組(zu)織不(bu)粘連(lian),具(ju)(ju)有抗(kang)凝血作用(yong),對肌(ji)體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)非常少。特別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠(jiao)的用量
據(ju)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別達到1927.18萬(wan)輛(liang)和1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠的(de)用量(liang)約(yue)達2.0萬(wan)t。根據(ju)觀研天下的(de)新研究,增加有機硅材料在汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件方面的(de)用量(liang),可以(yi)大幅度(du)提高(gao)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)安(an)全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量(liang)和單車(che)(che)用量(liang)水平的(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡膠需求的(de)增加。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自主品牌(pai)(pai)(pai)的(de)汽(qi)(qi)車(che)(che)發展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件實現自主化(hua)(hua),《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)(zheng)機關(guan)公務(wu)用車(che)(che)選用車(che)(che)型目錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)自主品牌(pai)(pai)(pai)擴大在政(zheng)(zheng)府采購的(de)市場份額,為(wei)改(gai)變目前(qian)國(guo)(guo)(guo)內政(zheng)(zheng)府采購以(yi)合資品牌(pai)(pai)(pai)產(chan)品為(wei)主的(de)局面提供(gong)了(le)保障。促(cu)進自主品牌(pai)(pai)(pai)發展,國(guo)(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)應用提供(gong)有力保障。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化(hua)(hua)硅橡膠在汽(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占非石油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石油(you)(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大幅上漲,同時(shi)我國(guo)(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)方面(mian)(mian)取得突破(po),有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)(de)生產(chan)技(ji)術(shu)在2005年(nian)前被幾家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但(dan)目前我國(guo)(guo)已發展(zhan)成(cheng)為(wei)全球有(you)機硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國(guo)(guo),這2個(ge)方面(mian)(mian)原因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從2011年(nian)起開始低于石油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為(wei)大宗石油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規(gui)模替代(dai)石油(you)(you)基合(he)(he)成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將極大拓展(zhan)有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市(shi)場空間,同時(shi)將帶動(dong)硅(gui)(gui)(gui)油(you)(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹脂等其(qi)他有(you)機硅(gui)(gui)(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費。