有機(jī)硅高分子材料綜述論文

1、頁眉.功能高分子材料指導(dǎo)教師：王明罡姓名：丁彥紅學(xué)號：20100541班級：100202頁腳.功能高分子材料期末小論文有機(jī)硅高分子材料綜述摘 要：有機(jī)硅高分子材料由于結(jié)構(gòu)比校特殊，使這類合成材料具有良好的耐熱性、時(shí) 寒性、電絕緣性、疏水性、耐候性、抗粘性和生理惰性等優(yōu)良轎桂.在國防、建筑、紡 織、醫(yī)藥、電子、電器和日用化工等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用.本*就有機(jī)硅高分子材料的定 義、分類、基本理論、制備方法、發(fā)展、性能和應(yīng)用進(jìn)行了闡述.其中較詳細(xì)的討論了 有機(jī)硅聚合物中的硅油、硅橡膠和硅樹脂.通過將硅油分為線型硅油和改性硅油兩方面, 講述了它的性能和制備.將硅橡膠分為高溫硫化硅橡膠和宣溫硫化硅橡膠兩方面

2、進(jìn)行闡 述.討論了純硅樹脂的制備和幾種常用的改性方法.關(guān)腳：有機(jī)硅高分子；硅油；硅橡膠；硅樹脂；應(yīng)用1.1有機(jī)硅高分子概述硅在地殼中是僅次于氧的第二豐富元素。正像碳在生命化學(xué)中占主要地位那樣，碳 的同族（IVA族）元素硅，是巖石和許多礦物質(zhì)的關(guān)鍵元素。電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，半導(dǎo) 體的廣泛用，使硅越來越彼人們所廣知。然而，有機(jī)硅高分子的研究和應(yīng)用起步較晚， 它是第二次世界大戰(zhàn)以后才孕育而生的一種重要的高分子合成材料。有機(jī)硅高分子是分子結(jié)構(gòu)中含有元素硅、且硅原子上連接有機(jī)基的聚合物。以重復(fù) 的SiT）鍵為主鏈、硅原子上連接有機(jī)基的聚硅氧烷則是有機(jī)硅高分子的主要代表與結(jié) 構(gòu)形式。由于有機(jī)硅奇分子結(jié)構(gòu)的

3、特殊性，使有機(jī)硅高分子具備許多優(yōu)良特性，如耐高 低溫性、耐候性、耐老化等。1.2有機(jī)硅高分子的分類有機(jī)硅高分子可以從不同的角度進(jìn)行分類，如從單體的來源、合成方法、分子結(jié)構(gòu)、 產(chǎn)品用途等角度進(jìn)行分類。J（1）從單體的來源和合成方法分類從單體的來源分類，有機(jī)硅高分子可分為均聚物和共聚物：從合成方法進(jìn)行分類，有機(jī)硅高分子又可分為接枝共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、無規(guī)共聚物等。（2）從產(chǎn)品形態(tài)分類從產(chǎn)品形態(tài)分類，有機(jī)硅高分子主要分11由（包括乳液）、硅橡膠（包括室溫硫化硅 橡膠和高溫硫化硅橡膠）和硅樹脂。（3）從產(chǎn)品的用途分類從產(chǎn)品的用途分類，有機(jī)硅高分子分為硅油、硅橡膠、硅樹脂：脫模劑、消泡劑、

4、織物整理劑、均泡劑、涂料、膠黏劑、密封劑、拋光劑、潤滑劑等。(4) 從立體構(gòu)型分類從立體構(gòu)型分類，有機(jī)硅高分子分為環(huán)狀聚合物、線型聚合物和梯形、籠形、樹形 及立體網(wǎng)狀聚合物。(5) 從分子主鏈結(jié)構(gòu)分類從分子主鏈結(jié)構(gòu)分類，有機(jī)硅高分子分為聚有機(jī)硅氧烷、聚硅烷和雜鏈有機(jī)硅聚合 物。雜鏈有機(jī)硅聚合物則分為雜硅氣烷(聚有機(jī)硅氧烷中的部分硅原子被雜原子取代)、 聚有機(jī)硅氮烷、聚有機(jī)硅硫烷、聚亞烷基硅烷、聚亞芳基硅烷、聚硅亞烷基硅烷及聚亞 硅基硅氧烷等。1.3幾種重要的有機(jī)硅聚合物有機(jī)硅聚合物多指含有硅氧鍵的高聚物。由于Si0鍵的結(jié)合力很強(qiáng),加之硅氧鍵外 面還包有一層繪基，所以，它們都具有很好的應(yīng)用性。不

5、僅有著耐熱性、疏水性、抗粘性 和電絕緣性，而且還有耐寒性、耐候性、抗氧化性和生理惰性等。習(xí)慣上一般將有機(jī)硅 聚合物分為硅油、硅橡膠、硅樹脂三類。1.3. 1硅油硅油通常是指以Si-O-Si為主鏈具有不同黏度的線型聚有機(jī)硅氣烷，室濫下為液 體油狀物。其分子結(jié)構(gòu)可用下時(shí)表示：RRRR*SiO-SiO-)；SiRRRR式中，n為聚合度：R，為婭基、宮能團(tuán)、碳官能團(tuán)、元素等：R為婭基、官能基、碳 官能基、元素或聚合物鏈。分子中的R基可相同，也可不相同。另有一類硅油，其分子 主鏈并非全由Si-O_Si鍵組成，而含有一定程度的硅雜鏈，即主鏈改性硅油。根據(jù) R、R環(huán)同，硅油分為線型硅油和改性硅油兩大類。1.

6、3.1.1線型硅油線型硅油包括非皆能性硅油和硅甘能性硅油兩種。非官能性硅油非售能性硅油是指分子中，硅原子上的取代基全部為非活性繪基的硅油。如二甲基硅油.二乙基硅油.甲基苯基硅油等。二甲基硅油兇為無色無味的透明液體，是最基木.最典型的硅油，是所有硅油中產(chǎn) 雖最大、應(yīng)用垠廣的一個(gè)品種。其化學(xué)結(jié)構(gòu)是如下：MeMeMeMe SiO-SiO-)jj-Si MeMeMeMe其表面張力低，具有高的表而活性，優(yōu)良的消泡抗泡性和良好的成膜性。二甲基硅 油還具有憎水性，不溶于水：與其他物質(zhì)有良好的隔離性，潤滑性能較優(yōu)；在不影響透 氣的情況下，有阻隔潮濕的性能：在寬的溫度范圍內(nèi)粘度變化?。耗蜔嵝阅退嵝詢?yōu)良。 化學(xué)性

7、質(zhì)穩(wěn)定，沸點(diǎn)高，凝固點(diǎn)低.作為液體存在的溫度范圍廣。二甲基硅油的電性能 佳，特別在各種頻率范圍內(nèi)時(shí)率因素小，其表面張力小?？辜羟行阅軆?yōu)良?；谝陨蟽?yōu) 良的性質(zhì)，二甲基硅油廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電氣、紡織、涂料、醫(yī)學(xué)等國民經(jīng)濟(jì)各部門。在二甲基硅油的生產(chǎn)中，工業(yè)上普遍采用的是由低摩爾質(zhì)雖的二甲基環(huán)硅氧烷(D4 或DMC)與三甲基硅氧基封端的低摩爾質(zhì)雖二甲基聚硅氧烷(MDnM)經(jīng)平衡化反應(yīng)制取。 其他的常用方法還有：二甲基二氯硅烷與三甲基氯硅烷共水解，再進(jìn)一步縮聚：二甲基 二氯硅烷的水解物與六甲基二硅氧烷進(jìn)行平衡化反應(yīng)及由低摩爾的聚二甲基硅氧烷二醉 或低摩爾質(zhì)雖的MDnM進(jìn)行縮合反應(yīng)。(2) 硅官能性硅油

8、在硅它能性硅油分子中，硅原子上的取代基除非活性繪基外，部分硅原子上的取代 基為與硅原子直接相連的宮能基。如甲基含氫硅油.乙基含氫硅油.輕基硅油.烷氧基 硅油.醸氧基硅油.乙烯基硅油.含苯乙炊基硅油.氯封端硅油.氨基封端硅油等。甲基含氫硅油常簡稱為含氫硅油.其結(jié)構(gòu)有如下類型：Me HRMe2SiO-f-SiO-SiO-)HSiMe2RRMe2SiO-(SiO-)HSiMe2RMe MeMe(i) (n(i)為部分含氮型的甲基含氫硅油：(H)為全氫型的甲基含氫硅油。甲基含氫硅油是硅油品種中極其重要的產(chǎn)品之一.它的硅氧烷主鏈中含有活潑基團(tuán) 氫，活性高，能與許多活性基團(tuán)反應(yīng)。其顯著特點(diǎn)是防水效果好，可

9、以低溫交聯(lián)成膜.在物質(zhì)的表而形成防水層。用于織物.玻璃.陶瓷.紙張.皮革.金屈.建材等行業(yè)的 防水處理，效果甚佳。部分含氫型甲基含氫硅油可通過甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷和三甲基氯硅烷在 甲苯中共水解.接著用濃H2SO4催化平衡制?。篗e HMeHSiC，2 + 旳佻 + 叭SQ 屮苯 A 屮苯 A MeaSiOj-SiOHSiOSiMea甲基二氯硅烷經(jīng)醇解、水解.得到水解物.水解物與MM-起在濃H2SO4催化下平 衡，便可得到全含氫型甲基含氫硅油MeSiHCIC2H5OH1.3. 1.2改性硅油改性硅油可看成是非育能性硅油(通常是二甲基硅油)分子中硅原子上的部分婭基被 碳言能基或聚合物鏈取代

10、，或分子中嵌入硅雜鏈的液狀聚合物。它包括碳官能性硅油、 共聚硅油和主鏈改性硅油三種。(1) 碳肖能性硅油碳肖能性硅油是指分子中的硅原子上的取代基除非活性婭基外，部分硅原子上的取 代基為碳官能基的一類硅油。如含氯甲基硅油、含氯苯基硅油、含觥燒基硅油、含輕燒 基硅油、含環(huán)氧繪基硅油等。(2) 共聚硅油在共聚硅油分子中，硅原子上的取代基除非活性燒基外，部分硅原子上的取代基為 聚合物鏈。由聚硅氧烷鏈段和有機(jī)聚合物鏈段組成的液狀共聚物也屈此類。如聚駆改性 硅油、高級醇改性硅油、長鏈烷基硅油等。(3) 主鏈改性硅油在分子主鏈中除Si-0-Si鍵外，同時(shí)嵌入一定程度的硅雜鏈的液狀有機(jī)硅聚合物稱為 主鏈改性硅

11、油。如硅氮烷硅油、硅亞燒基硅油、硅亞芳基硅油等。1.4. 1硅像膠硅橡膠主要分為高溫硫化(HTV)硅橡膠，室溫硫化(RTV)硅橡膠。高溫硫化硅橡膠 用雖最大，可分為甲基硅橡膠(MQ)、甲基乙烯基硅橡膠(VMQ)、甲基乙烯基苯基硅橡 膠PVMQ（耐低溫、耐輻射），其他還何睹（NVMQ）硅橡膠、氟硅橡膠（FVMQ）等。室溫硫 化硅橡膠按成分、硫化機(jī)理和使用工藝不同又可分為三大類型，即單組分室溫硫化硅橡 膠、雙組分縮合型室溫硫化硅橡膠和雙組分加成型室溫硫化硅橡膠。髙溫硅橡膠主要用 于制造各種硅橡膠制品，而室溫硅橡膠則主要是作為粘接劑、灌封材料或模具便用。制備硅橡膠的原料通常由線型聚硅氧烷（硅橡膠生膠

12、，簡稱硅生膠或生膠）、補(bǔ)強(qiáng)填 料、交聯(lián)劑、催化劑、改性添加劑等組成。將所有的原料經(jīng)過混煉可加工成混煉膠?；?煉膠在一定的條件下硫化，便可從高黏滯塑性態(tài)轉(zhuǎn)變成彈性態(tài)一硫化膠。硅橡膠具有耐高低溫、耐候、耐臭氧、抗電弧、電氣絕緣性、髙透氣性及生理惰性 等優(yōu)異性能。且硅橡膠制品具有優(yōu)異的綜合性能和良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，已在航空、宇 航、電氣、電子、化工、儀表、汽車、機(jī)械等工業(yè)及醫(yī)療衛(wèi)生、日常生活各個(gè)領(lǐng)域中獲 得了廣泛的應(yīng)用【9。1.4.2硅樹脂硅樹脂（或稱為有機(jī)硅樹脂）是以Si-0-Si為主鏈，硅原子上連接有機(jī)基、具有高度 交聯(lián)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)型半無機(jī)高聚物.其結(jié)構(gòu)如構(gòu)成硅樹脂的基本結(jié)構(gòu)單元有四種其結(jié)構(gòu)、表達(dá)

13、式、官能度、R/Si表】硅樹脂的基木結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)表達(dá)式它能度R/Si比標(biāo)記RIRSiOIRRjSiOin13MRI.0Si0RR2SiO22DRI 0Si0I0RSiO3/231T00SiOIOSiO240Q其中.R為H或有機(jī)基，如Me. Et. Pr、Vi. Ph等。在硅樹脂中，T單元（或Q單元）是必 須具備的，其他單元及配比不同，則形成各種性質(zhì)的硅樹脂。硅樹脂分子的側(cè)基為H或有機(jī)基時(shí)，稱為純硅樹脂。為了改進(jìn)純硅樹脂，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域, 常在硅樹脂分子的側(cè)基引入碳育能基，或用有機(jī)聚合物對其改性。因此，硅樹脂分為純 硅樹脂和改性硅樹脂兩大類。1.5. 1純硅樹脂的制備硅樹脂在沒有固化前為預(yù)聚硅樹脂

14、。預(yù)聚硅樹脂可以通過縮合反應(yīng)、有機(jī)過氧化物引發(fā) 反應(yīng)和硅氫加成反應(yīng)實(shí)現(xiàn)交聯(lián)固化。縮合型預(yù)聚硅樹脂分子中，主要含有Si-OH、Si-OR. Si-H等基團(tuán)，這些基團(tuán)在催化劑作用下或者加熱下會(huì)進(jìn)一步縮合并交聯(lián)成固體產(chǎn)物，其反應(yīng)機(jī)理為:催化劑或加熱SiOSiH?+ ROHSiOH+ ROSi=催化劑或加熱，SiQSi=SiOH + HSiEEEE催化劑或加熱SiOSi=常用的催化劑有Pb、Zn、Sn、Co. Fe. Ce等金屈的環(huán)烷酸鹽或按酸鹽、全氛磺酸.氯氯 化磷脈 胺類、季錢堿.鈦酸酯等。2.1有機(jī)硅的應(yīng)用2. 1. 1硅油的應(yīng)用(1) 在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用在機(jī)械工業(yè)中，硅油主要用作機(jī)械設(shè)備的潤滑

15、劑和機(jī)械加工過程中的脫模劑，汽車 的剎車油，離合器的工作油，儀表、緩沖阻尼器等防理、阻尼用油，壓縮機(jī)工油，擴(kuò)散 泵真空油等。(2) 在電子電氣工業(yè)中的應(yīng)用硅油耐高低溫、氧化穩(wěn)定性好、無毒、無味、閃點(diǎn)高、能阻燃、介電性能優(yōu)異，且 介電性能和黏度受溫度的影響小，是電子電氣工業(yè)很好的電絕緣材料，在變壓器、電容 器、電纜連接部位、電子設(shè)備及器件等的絕緣、防潮、潤滑、浸漬、阻尼和填充方面得 到廣泛應(yīng)用。(3) 作為消泡劑的應(yīng)用硅油的表面張力非常低，分子本身之間的作用力小，在水及動(dòng)植物油、礦物油介質(zhì) 中的溶解性極小或不溶解，能迅速擴(kuò)敬到泡沫體系的泡膜表面，使泡沫破滅。因此，硅 油作為消泡劑在醫(yī)藥、醫(yī)療、食

16、品、發(fā)酵工業(yè)、紡織工藝、原油開采、造紙王業(yè)等方而 有廣泛應(yīng)用。(4) 在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)中的應(yīng)用因其生理惰性、無毒，可用作醫(yī)用軟膏、保護(hù)脂等的基劑，得到的軟膏、保護(hù)脂能 保護(hù)皮膚，預(yù)防皮炎、濕疹或褥瘡。硅油也可作為藥品的賦形劑、添加劑，防止錠劑吸 潮，延長藥效。(5) 在日用化學(xué)品方面的應(yīng)用硅油在日用化學(xué)品方面的應(yīng)用很多，如各種皮膚護(hù)理制品中使用的甲基硅油，能提 高化妝品對皮膚的潤濕與擴(kuò)散性，起到潤濕、保護(hù)皮膚的效果：2.1.2硅橡膠的應(yīng)用在乞種各樣的合成橡膠家族中.硅橡膠是其中的佼佼者，具有無味無祥，不怕高溫 和抵御嚴(yán)寒的特點(diǎn)，在高達(dá)三百攝氏度乃至零下九十?dāng)z氏度時(shí)仍不失原有的強(qiáng)度和彈性。 硅橡膠

17、還有良好的電絕緣性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化學(xué)穩(wěn)定性等。 由于具有了這些優(yōu)異的性能，使得硅橡膠在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中廣泛發(fā)揮了重要作用。近年來， 由醫(yī)院、科研單位和工廠共同協(xié)作，試制成功了多種硅橡膠醫(yī)疔用品。硅橡膠具有優(yōu)異 的耐熱性、耐寒性、介電性、耐臭氧和耐大氣老化等性能。但硅橡膠的抗張強(qiáng)度和抗撕 裂強(qiáng)度等機(jī)械性能較差，在常溫下其物理機(jī)械性能不及大多數(shù)合成橡膠，且除膳硅、氛 硅橡膠外，一般的硅橡膠耐油、耐溶劑性能欠佳，故硅橡膠不宜用于普通條件的場合， 但非常適用于許多持定的場合。值得一提的是，在生物醫(yī)學(xué)工程中，高分子材料具有十 分重要的作用，而硅橡膠則是醫(yī)用高分子材料中特別重要的一類。

18、現(xiàn)今國內(nèi)外都有專門 的醫(yī)用級硅橡膠。2. 1.3硅樹脂的應(yīng)用有機(jī)硅樹脂主要作為絕緣漆(包括清漆、瓷漆、色漆、浸漬漆等)浸漬H級電機(jī)及變 壓器線圈，以及用來浸漬玻璃布、玻布絲及石棉布后制成電機(jī)套管、電器絕緣繞組等。 用有機(jī)硅絕緣漆粘結(jié)云母可制得大而枳云母片絕緣材料.用作高壓電機(jī)的主絕緣。此 外，硅樹脂還可用作耐熱、耐候的防腐涂料.金屬保護(hù)涂料，建筑工程防水防潮涂料， 脫模劑，粘合劑以及二次加工成有機(jī)硅塑料，用于電子、電氣和國防工業(yè)上，作為半 導(dǎo)體封裝材料和電子、電硅樹脂按其主要用途和交聯(lián)方式大致可分為有機(jī)硅絕緣漆、有 機(jī)硅涂料、有機(jī)硅塑料和有機(jī)硅粘合劑等兒大類。參考文獻(xiàn)1 Nagayama, Nobuhi ro; xudianhuagongye company. Halogen-free flameretardant epoxy resin composition with excellent heat andmoisture resistance: JP , 2001019746A2 P . 2001-02-23.2 0kumura,Koya; et al; Halogen2free flame refardant epoxy resin compositions and prepregs, laminates,