有机硅反应(共9页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上有机硅反应目录1基本简介 1.1物理结构 1.2特性 1.3人体作用 1.4举例2材料分类 2.1硅烷偶联剂类 2.2生物活性有机硅 2.3硅油 2.4硅橡胶 2.5硅树脂3行业发展 3.1硅的发展 3.2市场概况 3.3前景 4参考文献 1基本简介1.1物理结构结构有机硅材料具有独特的结构：（1） C-H无极性，使分子间相互作用力十分微弱；（2） Si-O键长较长，Si-O-Si键键角大。（3） Si-O键是具有50%离子键特征的共价键（共价键具有方向性，离子键无方向性）。（4） Si原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来；特点由于有机硅独特的结构，兼备了与有机材料的性能，具有低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、纺织、食品、轻工、医疗等行业，其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。1.2特性耐温特性 有机硅产品是以硅氧（SiO）键为主链结构的，CC键的键能为82.6千卡/克分子，SiO键的键能在有机硅中为 121千卡/克分子，所以有机硅产品的热稳定性高，高温下（或辐射照射）分子的化学键不断裂、不分解。有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。耐候性有机硅产品的主链为SiO，无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。有机硅中自然环境下的使用寿命可达几十年。电气绝缘性能有机硅产品都具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。因此，它们是一种稳定的电绝缘材料，被广泛应用于电子、电气工业上。有机硅除了具有优良的耐热性外，还具有优异的拒水性，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。生物特性生物活性有机硅是人体必需的一种的营养素。有机硅是构成人体组织和参与新陈代谢的重要元素。存于人体的每一个细胞当中，作为细胞构建的支撑，同时帮助其他重要物质如镁，磷，钙等吸收。人体只能通过食物不断获得有机硅。科学家们认为，有机硅主要以三种形式存在于人体中：（一）可溶性有机硅，占重量的10%（二）百分之三十存在于各种细胞基质（三）60%用来合成蛋白质 这说明我们每天所需的有机硅是相当高。如果要保持5年，10年甚至于是30年的年轻程度，每天摄入有机硅20-30毫克的有机硅尤为重要。低表面张力和低表面能有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因：疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。1.3人体作用维持骨骼生长骨质疏松症是人体老化的特质之一。对于骨质疏松症，有机硅能止疼，甚至恢复身体的自我修复功能。对于绝经后妇女，骨质疏松症是最常见的疾病，而且数据表明由此导致的骨折的死亡人数已经超过了的乳房癌，子宫颈癌和子宫癌的总和。因此让摄入人体的内的钙质矿化到骨骼中去是一个非常重要修补手段。建议应适当每天补充有机硅元素，才能更好得将磷，镁，钙沉淀到骨骼里去，特别是对于钙质的吸收更是有着至关重要的作用。越来越多的研究证据表明，即便是在钙不足的情况下，人体也可以通过利用硅来转变成骨骼需要的保护结构，但缺少硅，其他矿物质却很难有类似的效果来充当这一角色。因此科学家有机硅是钙质吸收和利用的前绝条件。结缔组织必要元素结缔组织由胶原蛋白，弹性蛋白，粘多糖，碳水化合物等物质组成，在这些组织细胞周围，还需要保湿性粘液帮助。有了他们，才可以使组织细胞变得有弹性和充满活力，同是预防老化。研究发现在这些粘液性大分子物质中，有机硅占据了很大一部分比例，它们就像是一种“胶水”，将胶原蛋白牢牢地粘合在一起。因此如果人体中存在足够量的有机硅，那么就会有更多的胶原蛋白被粘合在一起，从宏观上来看，人和器官也会变得更加年轻。促进头发生长头发是最天然的美丽装饰品。健康的头发保护人的头皮外，还是提高吸引力的法宝。人们发现每克头发里含有90微克有机硅，跟骨骼每克含100微克的含量很接近。有机硅是头发生长，强韧的重要因素。强健牙齿和牙龈通过强化珐琅质，有机硅能够防止蛀牙和保护牙齿。 同时有防止牙龈出血，牙龈萎缩，衰退和松动的作用。植物提取的活性有机硅针对龋齿（溃疡，骨，牙齿腐烂或a）和炎症等，临床表现突出。使指甲健康指甲板主要由各种蛋白质构成，平均每月增长四，五毫米但指甲变得脆弱通常是骨质疏松的前兆，即局部脱钙现象，此时如果能及时补充有机硅就能保证指甲健康生长。有机硅会美化你的指甲的外观，提高硬度，使他们更亮泽，不容易断裂。1.4举例二甲基硅油为主要原料合成硅膏，采用复合乳化体系对其进行乳化，研制成钻井液用乳液型消泡剂，该消泡剂具有生产工艺简单、消泡能力强的特性1。聚醚与2,4-甲苯二异氰酸酯发生预聚,得到淡黄色的以-NCO为端基的预聚体,用小分子扩链剂扩链,再加入羟基硅油进行改性,最后加亲水扩链剂反应,制得含有阳离子的预聚体,加有机酸成盐乳化得蓝光乳白微透明乳液。这种自乳化阳离子有机硅聚氨酯乳液,可明显提高涂膜的光亮性、柔软性、抗水性和手感,该产品不仅可以用于皮革涂饰,还可用作手感剂、防水剂等2。通过在甲基丙烯酸甲酯(MMA)P甲基丙烯酸丁酯(BA)P甲基丙烯酸(MAA)体系中,引入功能性单体乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEMA),合成具备能在室温下发生自交联的反应性乳液,然后加入r-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)交联剂,制得室温自交联杂化硅丙乳液。考察了不同KH550的引入量对漆膜性能的影响,并采用粒径测定、TEM、DSC、TGA、FTIR分析对其进行表征。发现制备的乳胶粒径约100nm并具有在窄分布的特点。经室温自交联杂化后,硅丙乳胶膜的耐水性、耐老化性、硬度、拉伸强度及耐热性能都得到了提高3。通过有机硅单体与丙烯酸酷类单体进行共聚制得具有低表面能特性的有机硅改性丙烯酸树脂"然后以有机硅改性丙烯酸树脂为成膜物,并通过加入纳米510:及其它颜填料,以有效地改善涂料的强度,进一步降低涂料的表面能,制备出低表面能防污涂料，很好的用于船舶4。一种有机硅耐高温涂料(油漆)，选择特定的有机硅树脂为成膜物质，填料为滑石粉和玻璃粉，溶剂为二甲苯，颜料为石墨和铬铁黑，有机硅耐高温涂料的总重量百分配比为：有机硅树脂：30-40，铬铁黑：25-35，滑石粉：10-20，玻璃粉：10-15，二甲苯：10-15，石墨粉：适量；有机硅树脂为苯基氯硅烷、甲基氯硅烷和氟有机硅化合物单体的组合物。具有常温快干、漆膜坚韧、耐高温温变性能好、节约能源、价格便宜等优点5。2材料分类有机硅材料按其形态的不同，可分为：硅烷偶联剂（有机硅化学试剂）、硅油（硅脂、硅乳液、硅表面活性剂）、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶、硅树脂、复合物等。2.1硅烷偶联剂类硅烷偶联剂的应用一般有三种方法：一是作为骨架材料的表面处理剂；二是加入到粘接剂中，三是直接加入到高分子材料中。从充分发挥其效能和降低成本的角度出发，前两种方法较好。硅烷偶联剂的应用大致可归纳为三个方面：1、用于玻璃纤维的表面处理，能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显著。 在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍，用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%，其中用得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。2、用于无机填料填充塑料。可预先对填料进行表面处理，也可直接加入树脂中。能改善填料在树脂中的分散性及粘合力，改善工艺性能和提高填充塑料（包括橡胶）的机械、电学和耐气候等性能。3、用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂，能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。2.2生物活性有机硅可被生物体充分吸收的有机硅广泛存在于植物中，比如小麦、燕麦等谷物类，到目前为止科学家发现含量最高的是马鞭草。2.3硅油硅油是一种不同聚合度链状结构的聚有机硅氧烷。最常用的硅油是甲基硅油。硅油一般是无色（或淡黄色），无味、无毒、不易挥发的液体。硅油不溶于水、甲醇、二醇和- 乙氧基乙醇，可与苯、二甲醚、甲基乙基酮、四氯化碳或煤油互溶，稍溶于丙酮、二恶烷、乙醇和了醇。它具有很小的蒸汽压、较高的闪点和燃点、较低的凝固点。随着链段数n的不同，分子量增大，粘度也增高， 固此硅油可有各种不同的粘度6。2.4硅橡胶1、室温硫化硅橡胶（RTV）是六十年代问世的一种新型的有机硅弹性体， 这种橡胶的最显著特点是在室温下无须加热、如压即可就地固化，使用极其方便。因此，室温硫化硅橡胶已广泛用作粘合剂、密封剂、防护涂料、和制模材料，在各行各业中都有它的用途。分类室温硫化硅橡胶按其包装方式可分为单组分和双组分室温硫化硅橡胶，按硫化机理又可分为缩合型和加成型。因此，室温硫化硅橡胶按成分、硫化机理和使用工艺不同可分为三大类型，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。单组分室温硫化硅橡胶单组分室温硫化硅橡胶的硫化反应是靠与空气中的水分发生作用而硫化成弹性体。单组分室温硫化硅橡胶具有优良的电性能和化学惰性，以及耐热、耐自然老化、耐火焰、耐湿、透气等性能。它们在-60200范围内能长期保持弹性。它固化时不吸热、不放热，固化后收缩率小，对材料的粘接性好。因此，主要用作粘合剂和密封剂，其它应用还包括就地成型垫片、防护涂料和嵌缝材料等。许多单组分硅橡胶粘接剂的配方表现出对多种材料如大多数金属、玻璃、陶瓷和混凝上的自动粘接性能7。双组分缩合型室温硫化硅橡胶双组分室温硫化硅橡胶硫化反应不是靠空气中的水分, 而是靠催化剂来进行引发。双组分室温硫化硅橡胶可在一65250温度范围内长有机硅氟改性苯丙乳液的合成原理期保持弹性，并具有优良的电气性能和化学稳定性， 能耐水、耐臭氧、耐气候老化，加之用法简单，工艺适用性强，因此，广泛用作灌封和制模材料。各种电子、电器元件用室温硫化硅橡胶涂覆、灌封后，可以起到防潮、防腐、防震等保护作用。双组分加成型室温硫化硅橡胶双组分加成型室温硫化硅橡胶有弹性和硅橡胶之分，前者强度较低，后者强度较高。这一类硫化胶无毒、机械强度高、具有卓越的抗水解稳定性（即使在高压蒸汽下）、良好的低压缩形变、低燃烧性、可深度硫化、以及硫化速度可以用温度来控制等优点，因此是目.前国内外大力发展的一类硅橡胶。加成型室温硫化硅橡胶包装方式一般是分A、B两种组分进行包装：将催化剂作为一种组分；交链剂作另一种组分。高强度的加成型室温硫化硅橡胶由于线收缩率低、硫化时不放出低分子，因此是制模的优良材料。2、高温硫化硅橡胶高温硫化硅橡胶是高分子量（分子量一般为4080万）的聚有机硅氧烷（即生胶）加入补强填料和其它各种添加剂，采用有机过氧化物为硫化剂，经加压成型（模压、挤压、压延）或注射成型，并在高温下交链成橡皮8。3、硅凝胶这种胶硫化后成为柔软透明的有机硅凝胶，可在- 65200温度范围内长期保持弹性，它具有优良的电气性能和化学稳定性能、耐水、耐臭氧、耐气候老化、憎水、防潮、防震、无腐蚀,且具有生理惰性、无毒、无味、易于灌注、能深部硫化、线收缩率低、操作简单等优点，有机硅凝胶在电子工业上广泛用作电子元器件的防潮、绝缘的涂覆及灌封材料，对电子元件及组合件起防尘、防潮、防震及绝缘保护作用。如采用透明凝胶灌封电子元器件,不但可起到防震防水保护作用，还可以看到元器件并可以用探针检测出元件的故障，进行更换，损坏了的硅凝胶可再次灌封修补。4、泡沫硅橡胶泡沫硅橡胶硫化前呈液态，适宜作灌封材料。泡沫硅橡胶由于具有较高的热稳定性，良好的绝热性、绝缘性、防潮性、抗震性，尤其是在高频下的抗震性好，因此是一种理想的轻质封装材料9。2.5硅树脂硅树脂硅树脂是高度交联的网状结构的聚有机硅氧烷，通常是用甲基三氯硅烷、苯基三氯硅烷、或甲基苯基二氯硅烷的各种混合物，在有机溶剂如甲苯存在下，在较低温度下加水分解，得到酸性水解物。水解的初始产物是环状的、线型的和的混合物，通常还含有相当多的羟基。水解物经水洗除去酸，中性的初缩聚体于空气中热氧化或在催化剂存在下进一步缩聚，最后形成高度交联的立体网络结构。硅树脂是一种热固性的塑料，它最突出的性能之一是优异的热氧化稳定性。250加热24小时后,硅树脂失重仅为28%。硅树脂另一突出的性能是优异的电绝缘性能,它在宽的温度和频率范围内均能保持其良好的绝缘性能10。3行业发展中国已成为有机硅材料的最大消费国。由于纺织，电子、电器产品的大量出口和国内建筑、纺织、汽车、日化等行业对有机硅材料的旺盛需求，推动和促进了我国有机硅材料的发展。2010我国硅氧烷消费量达到55.5万吨，占全球总量的36%，成为全球有机硅的最大消费国；中国以加工制造业为主的产业格局，造成了中国有机硅消费结构与全球其它国家和地区有很大差别，其它国家和地区硅橡胶和硅油占比平均，中国则以硅橡胶为主。3.1硅的发展从经营规模来看，2012年上半年，行业资产规模为324.45亿元，同比增长34.42%，实现销售收入283.95亿元，同比增长56.98%，实现工业总产值288.97亿元。从经营效益来看，2012年上半年，有机硅行业实现产品销售利润28.62亿元，同比增长27.20%，实现利润总额15.44亿元，较上年同期下降1.87%。 从进出口来看，海关统计数据显示，2011年我国工业硅出口量为54.1万吨，同比下降5.8%。3.2市场概况现状近些年来，中国的有机硅市场是全球增长最快的市场，有机硅市场的发展速度高于GDP增速，增幅超过25%。国内的规模发展迅速，1999年新兴材料投入运行的装置仅为2万吨/年，2007年下半年投产的单体装置已达到了10万吨/年。到2008年，中国已形成蓝星星火、新安集团、集团、梅兰集团、镇江宏达5家有机硅单体生产企业，年产能达40万吨。中国在建的有机硅产能约有35万吨，拟建的有80-100万吨。中国有机硅深加工及其应用，正在形成一批以、液体硅橡胶、纺织助剂、硅烷偶联剂等有特色的企业和产业群，活跃在国内外市场。但另一方面，近些年国内有机硅缺口仍然很大，2007年全年进口依赖率在50%左右。3.3前景预计到2014年国内有机硅企业的产能将达120万吨/年，加上和瓦克合资企业在江苏建设的40万吨/年装置，总产能将达到160万吨/年。但未来3-5年中国有机硅消费仍将保持25%左右的增长，2014年之前国内有机硅单体的自给率仍将保持在较低的水平。到2013年后，中国有机硅行业将进入产能释放的集中期。预计2014年中国新增有机硅单体约为20万吨左右。但国内单体总需求量为96万吨左右，对外依存度仍然高达50%以上。 4参考文献 1 大森英三,张玉川.功能性聚丙烯酸树脂M.北京:化学工业出版社,1993. 2 文秀芳,朱百福.自交联型有机硅氧烷改性丙烯酸乳液的合成J.高等化学工程学报,2004,18(3):308313. 3 郭明,孙建中,周其云.聚硅氧烷P聚丙烯酸酯共聚乳液的合成与表征J.高等化学工程学报,2002,16(2):180184. 4 Parr, LynneM, Finzel, WilliamA. Water borne silicone alkyds andacrylicsJ.Journal ofWater Borne Coatings, 1979,2 (2):2639. 5 蒋硕健.双丙酮丙烯酰胺与己二酰肼在水乳液与水溶性聚合物后交联中的应用J.中国涂料,2003,3(2): 2428. 6 F. Del Rector, W.W. Blount, D.R. Leonard. Applications fortheacctoacetyl functionality inthermoset coatingsC. Proc. 15th Water-Borne and Higher Solids Coatiings Symposium, 3-5 February 1988,NEWOrleans, USApp. 6893. 7 A.Noomen.J.Prog. Org. Coat, 1994,23: 325. 8 GeurinkC.21st Int.Conf Org.Coat.Sci.Techn.Athens Greece,1994, 161. 9 Zhanru Yu, Sonia Alesso, David Pears. Acetoacetoxy ethylmethacrylate resin, a new scavenger for primary amines in thepresence of secondary aminesJ.TetrahedronLetters,2000,41:89638967.10 Richard J. Esser, James E. Devona, Dave E. Setzke, LoekWagemans. Waterbased crosslinkableb surface coatingsJ.Progressin Organic coatings,1999,36:4552.有机合成化学作业 班级：11级应用化学 姓名：周士超 序号：67 学号：7专心-专注-专业