有机硅高分子材料综述论文

1、页眉.功能高分子材料指导教师：王明罡姓名：丁彦红学号：20100541班级：100202页脚.功能高分子材料期末小论文有机硅高分子材料综述摘 要：有机硅高分子材料由于结构比校特殊，使这类合成材料具有良好的耐热性、时 寒性、电绝缘性、疏水性、耐候性、抗粘性和生理惰性等优良轿桂.在国防、建筑、纺 织、医药、电子、电器和日用化工等领域得以广泛应用.本*就有机硅高分子材料的定 义、分类、基本理论、制备方法、发展、性能和应用进行了阐述.其中较详细的讨论了 有机硅聚合物中的硅油、硅橡胶和硅树脂.通过将硅油分为线型硅油和改性硅油两方面, 讲述了它的性能和制备.将硅橡胶分为高温硫化硅橡胶和宣温硫化硅橡胶两方面

2、进行阐 述.讨论了纯硅树脂的制备和几种常用的改性方法.关脚：有机硅高分子；硅油；硅橡胶；硅树脂；应用1.1有机硅高分子概述硅在地壳中是仅次于氧的第二丰富元素。正像碳在生命化学中占主要地位那样，碳 的同族（IVA族）元素硅，是岩石和许多矿物质的关键元素。电子技术的突飞猛进，半导 体的广泛用，使硅越來越彼人们所广知。然而，有机硅高分子的研究和应用起步较晚， 它是第二次世界大战以后才孕育而生的一种重要的高分子合成材料。有机硅高分子是分子结构中含有元素硅、且硅原子上连接有机基的聚合物。以重复 的SiT）键为主链、硅原子上连接有机基的聚硅氧烷则是有机硅高分子的主要代表与结 构形式。由于有机硅奇分子结构的

3、特殊性，使有机硅高分子具备许多优良特性，如耐高 低温性、耐候性、耐老化等。1.2有机硅高分子的分类有机硅高分子可以从不同的角度进行分类，如从单体的來源、合成方法、分子结构、 产品用途等角度进行分类。J（1）从单体的來源和合成方法分类从单体的來源分类，有机硅高分子可分为均聚物和共聚物：从合成方法进行分类，有机硅高分子又可分为接枝共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、无规共聚物等。（2）从产品形态分类从产品形态分类，有机硅高分子主要分11由（包括乳液）、硅橡胶（包括室温硫化硅 橡胶和高温硫化硅橡胶）和硅树脂。（3）从产品的用途分类从产品的用途分类，有机硅高分子分为硅油、硅橡胶、硅树脂：脱模剂、消泡剂、

4、织物整理剂、均泡剂、涂料、胶黏剂、密封剂、抛光剂、润滑剂等。(4) 从立体构型分类从立体构型分类，有机硅高分子分为环状聚合物、线型聚合物和梯形、笼形、树形 及立体网状聚合物。(5) 从分子主链结构分类从分子主链结构分类，有机硅高分子分为聚有机硅氧烷、聚硅烷和杂链有机硅聚合 物。杂链有机硅聚合物则分为杂硅氣烷(聚有机硅氧烷中的部分硅原子被杂原子取代)、 聚有机硅氮烷、聚有机硅硫烷、聚亚烷基硅烷、聚亚芳基硅烷、聚硅亚烷基硅烷及聚亚 硅基硅氧烷等。1.3几种重要的有机硅聚合物有机硅聚合物多指含有硅氧键的高聚物。由于Si0键的结合力很强,加之硅氧键外 面还包有一层绘基，所以，它们都具有很好的应用性。不

5、仅有着耐热性、疏水性、抗粘性 和电绝缘性，而且还有耐寒性、耐候性、抗氧化性和生理惰性等。习惯上一般将有机硅 聚合物分为硅油、硅橡胶、硅树脂三类。1.3. 1硅油硅油通常是指以Si-O-Si为主链具有不同黏度的线型聚有机硅氣烷，室濫下为液 体油状物。其分子结构可用下时表示：RRRR*SiO-SiO-)；SiRRRR式中，n为聚合度：R，为婭基、宫能团、碳官能团、元素等：R为婭基、官能基、碳 官能基、元素或聚合物链。分子中的R基可相同，也可不相同。另有一类硅油，其分子 主链并非全由Si-O_Si键组成，而含有一定程度的硅杂链，即主链改性硅油。根据 R、R环同，硅油分为线型硅油和改性硅油两大类。1.

6、3.1.1线型硅油线型硅油包括非皆能性硅油和硅甘能性硅油两种。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为非活性绘基的硅油。如二甲基硅油.二乙基硅油.甲基苯基硅油等。二甲基硅油凶为无色无味的透明液体，是最基木.最典型的硅油，是所有硅油中产 虽最大、应用垠广的一个品种。其化学结构是如下：MeMeMeMe SiO-SiO-)jj-Si MeMeMeMe其表面张力低，具有高的表而活性，优良的消泡抗泡性和良好的成膜性。二甲基硅 油还具有憎水性，不溶于水：与其他物质有良好的隔离性，润滑性能较优；在不影响透 气的情况下，有阻隔潮湿的性能：在宽的温度范围内粘度变化小：耐热性耐酸性优良。 化学性

7、质稳定，沸点高，凝固点低.作为液体存在的温度范围广。二甲基硅油的电性能 佳，特别在各种频率范围内时率因素小，其表面张力小。抗剪切性能优良。基于以上优 良的性质，二甲基硅油广泛应用于机械、电气、纺织、涂料、医学等国民经济各部门。在二甲基硅油的生产中，工业上普遍采用的是由低摩尔质虽的二甲基环硅氧烷(D4 或DMC)与三甲基硅氧基封端的低摩尔质虽二甲基聚硅氧烷(MDnM)经平衡化反应制取。 其他的常用方法还有：二甲基二氯硅烷与三甲基氯硅烷共水解，再进一步缩聚：二甲基 二氯硅烷的水解物与六甲基二硅氧烷进行平衡化反应及由低摩尔的聚二甲基硅氧烷二醉 或低摩尔质虽的MDnM进行缩合反应。(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绘基外，部分硅原子上的取代 基为与硅原子直接相连的宫能基。如甲基含氢硅油.乙基含氢硅油.轻基硅油.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。甲基含氢硅油常简称为含氢硅油.其结构有如下类型：Me HRMe2SiO-f-SiO-SiO-)HSiMe2RRMe2SiO-(SiO-)HSiMe2RMe MeMe(i) (n(i)为部分含氮型的甲基含氢硅油：(H)为全氢型的甲基含氢硅油。甲基含氢硅油是硅油品种中极其重要的产品之一.它的硅氧烷主链中含有活泼基团 氢，活性高，能与许多活性基团反应。其显著特点是防水效果好，可

9、以低温交联成膜.在物质的表而形成防水层。用于织物.玻璃.陶瓷.纸张.皮革.金屈.建材等行业的 防水处理，效果甚佳。部分含氢型甲基含氢硅油可通过甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷和三甲基氯硅烷在 甲苯中共水解.接着用浓H2SO4催化平衡制取：Me HMeHSiC，2 + 旳佻 + 叭SQ 屮苯 A 屮苯 A MeaSiOj-SiOHSiOSiMea甲基二氯硅烷经醇解、水解.得到水解物.水解物与MM-起在浓H2SO4催化下平 衡，便可得到全含氢型甲基含氢硅油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 碳言能基或聚合物链取代

10、，或分子中嵌入硅杂链的液状聚合物。它包括碳官能性硅油、 共聚硅油和主链改性硅油三种。(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 代基为碳官能基的一类硅油。如含氯甲基硅油、含氯苯基硅油、含觥烧基硅油、含轻烧 基硅油、含环氧绘基硅油等。(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烧基外，部分硅原子上的取代基为 聚合物链。由聚硅氧烷链段和有机聚合物链段组成的液状共聚物也屈此类。如聚駆改性 硅油、高级醇改性硅油、长链烷基硅油等。(3) 主链改性硅油在分子主链中除Si-0-Si键外，同时嵌入一定程度的硅杂链的液状有机硅聚合物称为 主链改性硅

11、油。如硅氮烷硅油、硅亚烧基硅油、硅亚芳基硅油等。1.4. 1硅像胶硅橡胶主要分为高温硫化(HTV)硅橡胶，室温硫化(RTV)硅橡胶。高温硫化硅橡胶 用虽最大，可分为甲基硅橡胶(MQ)、甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)、甲基乙烯基苯基硅橡 胶PVMQ（耐低温、耐辐射），其他还何睹（NVMQ）硅橡胶、氟硅橡胶（FVMQ）等。室温硫 化硅橡胶按成分、硫化机理和使用工艺不同又可分为三大类型，即单组分室温硫化硅橡 胶、双组分缩合型室温硫化硅橡胶和双组分加成型室温硫化硅橡胶。髙温硅橡胶主要用 于制造各种硅橡胶制品，而室温硅橡胶则主要是作为粘接剂、灌封材料或模具便用。制备硅橡胶的原料通常由线型聚硅氧烷（硅橡胶生胶

12、，简称硅生胶或生胶）、补强填 料、交联剂、催化剂、改性添加剂等组成。将所有的原料经过混炼可加工成混炼胶。混 炼胶在一定的条件下硫化，便可从高黏滞塑性态转变成弹性态一硫化胶。硅橡胶具有耐高低温、耐候、耐臭氧、抗电弧、电气绝缘性、髙透气性及生理惰性 等优异性能。且硅橡胶制品具有优异的综合性能和良好的技术经济效果，已在航空、宇 航、电气、电子、化工、仪表、汽车、机械等工业及医疗卫生、日常生活各个领域中获 得了广泛的应用【9。1.4.2硅树脂硅树脂（或称为有机硅树脂）是以Si-0-Si为主链，硅原子上连接有机基、具有高度 交联结构的交联型半无机高聚物.其结构如构成硅树脂的基本结构单元有四种其结构、表达

13、式、官能度、R/Si表】硅树脂的基木结构单元结构表达式它能度R/Si比标记RIRSiOIRRjSiOin13MRI.0Si0RR2SiO22DRI 0Si0I0RSiO3/231T00SiOIOSiO240Q其中.R为H或有机基，如Me. Et. Pr、Vi. Ph等。在硅树脂中，T单元（或Q单元）是必 须具备的，其他单元及配比不同，则形成各种性质的硅树脂。硅树脂分子的侧基为H或有机基时，称为纯硅树脂。为了改进纯硅树脂，扩大应用领域, 常在硅树脂分子的侧基引入碳育能基，或用有机聚合物对其改性。因此，硅树脂分为纯 硅树脂和改性硅树脂两大类。1.5. 1纯硅树脂的制备硅树脂在没有固化前为预聚硅树脂

14、。预聚硅树脂可以通过缩合反应、有机过氧化物引发 反应和硅氢加成反应实现交联固化。缩合型预聚硅树脂分子中，主要含有Si-OH、Si-OR. Si-H等基团，这些基团在催化剂作用下或者加热下会进一步缩合并交联成固体产物，其反应机理为:催化剂或加热SiOSiH?+ ROHSiOH+ ROSi=催化剂或加热，SiQSi=SiOH + HSiEEEE催化剂或加热SiOSi=常用的催化剂有Pb、Zn、Sn、Co. Fe. Ce等金屈的环烷酸盐或按酸盐、全氛磺酸.氯氯 化磷脉 胺类、季钱碱.钛酸酯等。2.1有机硅的应用2. 1. 1硅油的应用(1) 在机械工业中的应用在机械工业中，硅油主要用作机械设备的润滑

15、剂和机械加工过程中的脱模剂，汽车 的刹车油，离合器的工作油，仪表、缓冲阻尼器等防理、阻尼用油，压缩机工油，扩散 泵真空油等。(2) 在电子电气工业中的应用硅油耐高低温、氧化稳定性好、无毒、无味、闪点高、能阻燃、介电性能优异，且 介电性能和黏度受温度的影响小，是电子电气工业很好的电绝缘材料，在变压器、电容 器、电缆连接部位、电子设备及器件等的绝缘、防潮、润滑、浸渍、阻尼和填充方面得 到广泛应用。(3) 作为消泡剂的应用硅油的表面张力非常低，分子本身之间的作用力小，在水及动植物油、矿物油介质 中的溶解性极小或不溶解，能迅速扩敬到泡沫体系的泡膜表面，使泡沫破灭。因此，硅 油作为消泡剂在医药、医疗、食

16、品、发酵工业、纺织工艺、原油开采、造纸王业等方而 有广泛应用。(4) 在医疗卫生行业中的应用因其生理惰性、无毒，可用作医用软膏、保护脂等的基剂，得到的软膏、保护脂能 保护皮肤，预防皮炎、湿疹或褥疮。硅油也可作为药品的赋形剂、添加剂，防止锭剂吸 潮，延长药效。(5) 在日用化学品方面的应用硅油在日用化学品方面的应用很多，如各种皮肤护理制品中使用的甲基硅油，能提 高化妆品对皮肤的润湿与扩散性，起到润湿、保护皮肤的效果：2.1.2硅橡胶的应用在乞种各样的合成橡胶家族中.硅橡胶是其中的佼佼者，具有无味无祥，不怕高温 和抵御严寒的特点，在高达三百摄氏度乃至零下九十摄氏度时仍不失原有的强度和弹性。 硅橡胶

17、还有良好的电绝缘性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化学稳定性等。 由于具有了这些优异的性能，使得硅橡胶在现代医学中广泛发挥了重要作用。近年來， 由医院、科研单位和工厂共同协作，试制成功了多种硅橡胶医疔用品。硅橡胶具有优异 的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化等性能。但硅橡胶的抗张强度和抗撕 裂强度等机械性能较差，在常温下其物理机械性能不及大多数合成橡胶，且除膳硅、氛 硅橡胶外，一般的硅橡胶耐油、耐溶剂性能欠佳，故硅橡胶不宜用于普通条件的场合， 但非常适用于许多持定的场合。值得一提的是，在生物医学工程中，高分子材料具有十 分重要的作用，而硅橡胶则是医用高分子材料中特别重要的一类。

18、现今国内外都有专门 的医用级硅橡胶。2. 1.3硅树脂的应用有机硅树脂主要作为绝缘漆(包括清漆、瓷漆、色漆、浸渍漆等)浸渍H级电机及变 压器线圈，以及用来浸渍玻璃布、玻布丝及石棉布后制成电机套管、电器绝缘绕组等。 用有机硅绝缘漆粘结云母可制得大而枳云母片绝缘材料.用作高压电机的主绝缘。此 外，硅树脂还可用作耐热、耐候的防腐涂料.金属保护涂料，建筑工程防水防潮涂料， 脱模剂，粘合剂以及二次加工成有机硅塑料，用于电子、电气和国防工业上，作为半 导体封装材料和电子、电硅树脂按其主要用途和交联方式大致可分为有机硅绝缘漆、有 机硅涂料、有机硅塑料和有机硅粘合剂等儿大类。参考文献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,