硅氧烷

含有Si-O-Si键的化合物

硅氧 (Siloxane),又名硅 ,是指以Si-O-Si键为 BOBBIN 的一类化合物。可以是链状、环状或交联的聚合物 。硅氧烷是无色液体,可溶于水。其单分子形态为液体,聚合物则为 弹性体 ,如 硅橡胶 。硅酮或其 衍生物 可在机械冲洗 卤化银 胶片时用作冲洗溶液的去沫剂,防止冲洗过程中溶液产生大量气泡而影响效果 。

硅氧烷结构中四配位的硅 原子 为sp 3 连接的四面体结构,Si-O键键长为1.64埃,Si-O-Si键键角为142.5°。硅氧烷骨架中Si-O键旋转的位阻要比醚类小,这种特性导致硅氧烷 玻璃化 转变温度低等性质 。

硅氧烷对热和 化学试剂 稳定,不被水润湿,具有突出的耐老化性能、优异的 疏水性 与电绝缘性,可用作防火剂、 润滑剂 、 防潮剂 。例如,链状硅氧烷具有高黏度和不挥发的性质,低 化学 活性,并且绝缘,可用作 填缝剂 、润滑剂等 。

简介

分子式 : ( R2 SiO )x

性质:含Si—O—Si键构成主链结构的聚合物。习惯上称 有机硅化物 或聚硅醚,可以是线型、环状或交联的聚合物。

按产品应用分类为 硅油 、 硅橡胶 和硅树脂三大类。

合成硅氧烷的原料是 硅烷 SinH2n+2的 衍生物 。由R2SiCl2型有机 氯硅烷 水解 可得线状硅氧烷和环状硅氧烷。用R2SiCl2与RSiCl3型有机氯硅烷水解、缩聚得交联硅氧烷。

硅氧烷对热和 化学试剂 稳定,不被水润湿,突出的耐老化性能、优异的 疏水性 与电绝缘性。用作防火剂、 润滑剂 、 防潮剂 。硅树脂用于制造纤维 增强材料 。硅橡胶还用于胶黏剂及密封材料。

分类

聚硅氧烷的种类很多,按产品的 化学 结构和性能主要分为三类:

① 硅油 (改性硅油),为低分子量(一般在一万以下)线型结构聚合物,为了达到某些性能也会对 分子结构 接枝改性。无色或浅黄色透明液体,憎水憎油,具有高的 沸点 和低的凝固点, 耐热性和化学稳定性好,被应用到各行各业作为化学助剂;其中最常见的是可用作各行各业的 消泡剂 , 液压油 、高级润滑油、填料表面处理剂和破乳剂, 胶乳 促凝剂 ,也可用作建材、纺织物、纸和其他许多物质的防水/减水剂,塑料行业的 润滑剂 、 脱模剂 ,个人护理的头发保湿剂,发泡聚氨 中作 稳泡剂 ,农业 彩釉玻璃 涂料行业中也可用作流平剂金字剂等,同时还是良好的电 绝缘体 。

② 硅橡胶 ,是分子量很大(十万级)的线型结构聚合物。经加填料及其他助剂、 硫化 后,可得 弹性体 ,即硅橡胶。硅橡胶具有电绝缘性、 化学 稳定性、生理惰性和在广泛温度范围内保持良好的弹性等特点;主要用于制造在高温或低温下使用的橡胶制品和整形术中需要的人造器官。

③硅 酮 没药树 ,是含有活性 基团 ,可进一步 固化 的线型结构聚合物。可制耐热的高级电 绝缘漆 (硅漆)、耐热塑料(硅塑料)、 层压 玻璃布 和保护 涂层 等。

聚硅氧烷

聚硅氧烷也叫硅酮。低分子量聚硅氧烷的合成通常采用逐步聚合反应。例如。 二甲基二氯硅烷 经 水解 、脱水或脱 氯化氢 反应就生成了 聚二甲基硅氧烷 :

二甲基二氯硅烷经水解、脱水或脱氯化氢反应

产物是 环化 低聚体和线型聚合物接近等量的 混合物 ,而且它们之间存在着平衡关系。随反应条件不同,环化物含量可达20%~80%,主要为四聚体。往往在达到初始平衡后,向反应体系中加入 封端剂 [(CH3)3Si]2O,使线型聚合物封端,以此稳定产物比例。聚合反应可以在酸性或碱性条件下进行,碱性条件有利于生成分子量较高的聚合物,环化物的含量可以通过 减压 蒸馏 来降低。 混合物 产物是液体,可以直接应用。

当在上述反应体系中加入三官能团 单体 甲基三氯硅烷 时,就可以生成非线型聚硅氧烷。产物从水层中分离后,在 催化剂 草酸锌 的作用下,可使 环化 物含量降低,并进一步提高分子量。这样得到的硅酮 没药树 ,在应用时再加入碱性催化剂并加热进行交联。

硅酮 弹性体 分为室温 硫化 硅橡胶 (RTV)( 聚合度 为200~1500)和加热熟化硅橡胶(聚合度2500~1 1000)。后者是由环状 单体 开环聚合得到。硫化和熟化与交联都是同义语,但熟化一词具有进一步聚合和交联的含义。单组份室温硫化硅橡胶,是由端 羟 基聚硅氧烷、 固化剂 ( 甲基三乙酰氧基硅烷 )和 催化剂 ( 月桂酸 二 丁基 锡 酯 )组成,空气中的湿气可使交联剂 水解 成CH3Si(OH)3和 乙酸 ,前者可与聚硅氧烷在室温下完成 固化 过程(式2—155)。

式2—155

双组份室温 硫化 硅橡胶 的两个组份是含 乙烯基 的聚硅氧烷和交联剂(八 甲基 四硅氧烷)。其交联反应如下:

式2-156

在 氯铂酸 或铂的 配位化合物 催化 作用下, 硅 H和乙烯基进行 加成反应 。在锡盐催化作用下Si-H和Si~OH也可以反应,并有H2放出。

聚硅氧烷在异常宽的温度范围(-100℃~250C)内,能保持其物理特性。它的T。低至-127℃,因此具有杰出的低温柔韧性。其次它耐高温、耐氧化,在 化学 和生理环境中稳定性好,其耐候性、斥水性及介电性能也好。聚硅氧烷的用途十分广泛,液体产物被用作 消泡剂 、纤维憎水整理剂、 表面活性剂 、 润滑剂 、真空脂和加热油浴。 没药树 被用作 清漆 、油漆、 脱模剂 、粘合剂及 绝缘材料 等。 弹性体 用作密封材料、电绝缘材料、垫圈及管子等,也可用作医用材料,如 人工心脏 瓣膜、起搏器、接触眼镜和 血浆 瓶内 涂层 等。与其它有机弹性体材料相比,硅酮弹性体强度比较差,所以加入填料增强更为重要。

参考资料

  1. 硅氧烷 中国大百科全书 2024-02-29