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
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较特殊, 使这类合成材料具有良好的耐热性、耐寒性、电绝缘性、疏水性、耐候性、抗粘性和生理惰性等优良特性。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。本文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室温硫化硅橡胶两方面进行阐述。讨论了纯硅树脂的制备和几种常用的改性方法. 关键词：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，使硅越来越被人们所广知。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Si—O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。由于有机硅高分子结构的特殊性, 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[6]
有机硅高分子可以从不同的角度进行分类，如从单体的来源、合成方法、分子结构、产品用途等角度进行分类。
(1)从单体的来源和合成方法分类
从单体的来源分类，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
II (包括乳液)、硅橡胶(包括室温硫化硅 从产品形态分类，有机硅高分子主要分为硅油
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橡胶和高温硫化硅橡胶)和硅树脂。
(3)从产品的用途分类
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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、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氧烷(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Si—O键的结合力很强,加之硅氧键外面还包有一层烃基,所以,它们都具有很好的应用性。不仅有着耐热性、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氧烷，室温下为液体油状物。其分子结构可用下时表示：
式中，n为聚合度；R'为烃基、官能团、碳官能团、元素等；R为烃基、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'不同，硅油分为线型硅油和改性硅油两大类。
1.3.1.1 线型硅油
线型硅油包括非官能性硅油和硅官能性硅油两种。 (1)非官能性硅油
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非官能性硅油是指分子中，硅原子上的取代基全部为非活性烃基的硅油。如二甲基硅油、二乙基硅油、甲基苯基硅油等。
二甲基硅油[8]为无色无味的透明液体，是最基本、最典型的硅油，是所有硅油中产量最大、应用最广的一个品种。其化学结构是如下：
其表面张力低，具有高的表面活性，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量的二甲基环硅氧烷(D4
或DMC)与三甲基硅氧基封端的低摩尔质量二甲基聚硅氧烷(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醇或低摩尔质量的MDnM进行缩合反应。
(2)硅官能性硅油
在硅官能性硅油分子中，硅原子上的取代基除非活性烃基外，部分硅原子上的取代基为与硅原子直接相连的官能基。如甲基含氢硅油、乙基含氢硅油、羟基硅油、烷氧基硅油、酰氧基硅油、乙烯基硅油、含苯乙炔基硅油、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：
(Ⅰ) (Ⅱ)
(Ⅰ) 为部分含氢型的甲基含氢硅油；(Ⅱ)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，可以低温交联成膜，
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在物质的表面形成防水层。用于织物、玻璃、陶瓷、纸张、皮革、金属、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：
甲苯
甲苯
甲基二氯硅烷经醇解、水解，得到水解物，水解物与MM一起在浓H2SO4催化下平衡，便可得到全含氢型甲基含氢硅油
1.3.1.2 改性硅油
改性硅油可看成是非官能性硅油(通常是二甲基硅油)分子中硅原子上的部分烃基被碳官能基或聚合物链取代，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)碳官能性硅油
碳官能性硅油是指分子中的硅原子上的取代基除非活性烃基外，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、含氰烃基硅油、含羟烃基硅油、含环氧烃基硅油等。
(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烃基外，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属此类。如聚醚改性硅油、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—O—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油。如硅氮烷硅油、硅亚烃基硅油、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。高温硫化硅橡胶用量最大，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
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