有机硅是分子结构中含有元素硅的高分子合成材料。一般系指聚硅氧烷而言, 包括硅油、硅树脂、硅橡胶和硅烷偶联剂四大门类约数千个品种。
有机硅聚合物的主链是一条由硅原子和氧原子交替组成的稳定骨架, 侧链通过硅原子与有机基为甲基、苯基、乙烯基等相连。这种特殊的结构与组成, 使它集无机物特性与有机物功能于一身, 不但具有无机物二氧化硅的耐高低温、耐老化、耐臭氧、电绝缘、阻燃、耐腐和生理隋性等优异性能, 而且也有象有机高分子材料易加工的优点, 可根据不同需要制成满足各种用途的产品。
20 世纪是能源、电子技术、新型材料和生命科学从发展走向应用的时代。而新型材料又是能源、电子技术的基础。有机硅作为新型化工材料以其可靠性高、广泛性在近40年里已经成为高分子材料发展中的佼佼者之一。目前世界各国有机硅材料总生产能力约为50 万t / a, 折合单体生产能力为100 万t /a。进入80 年代后, 世界有机硅产量年均增长速度在10% 以上。而作为功能性材料, 则是有机硅开发和应用的重要方面。
1 有机硅的主要性能特征
有机硅是包括硅油、硅橡胶、硅树脂和硅塑料等一系列含有元素硅的高分子材料。通常所说的有机硅产品就其结构意义而言,是指聚硅氧烷类( 例如硅橡胶是聚硅氧烷橡胶、硅油是聚硅氧烷流体等) 。制备有机硅产品的原料是各种有机硅单体, 为甲基氯硅烷( 甲基单体) 、苯基氯硅烷( 苯基单体) 、甲基乙烯基氯硅烷、乙基三氯硅烷、丙基三氯硅烷等。其中甲基氯硅烷最重要, 其用量占整个单体总量的90% 以上。
有机硅产品的基本结构单元是- Si- O- 和硅原子的余键相接的各种有机基团。与其它高分子材料相比, 这种结构特征使得有机硅材料具有下列的优良性能。
1. 1 耐温度变化
以硅- 氧键为主链结构的有机硅产品,由于其键能高, 所以热稳定性好。一般硅油使用温度可超过200℃, 硅橡胶和硅树脂的使用温度也在250℃以上。有机硅不但耐高温, 而且也耐低温, 可在一个很宽的温度范围内使用。尤为突出的是, 产品的物理和化学性质受温度影响甚小, 这种特性与有机硅分子是易挠曲的螺旋状结构有关。
1. 2 耐候性
主链为Si- O - 的有机硅产品分子中,无双键存在, 而且其链长度大约是普通- C- C- 键的一倍半。这种稳定长链结构使得有机硅具有比其它高分子材料更好的耐辐射、耐臭氧能力。所以, 在自然环境下有机硅的使用寿命可达几十年, 实际使用寿命已达廿年的实例并不鲜见。
1. 3 低表面张力和低表面能
由于有机硅分子间有较大距离, 所以分子间作用力要比碳氢化合物弱得多。以流动性硅油为例, 与矿物油相比, 其粘度和表面张力都小得多( 在常温下前者仅相当后者的1/ 2～2/ 3) , 表面张力低表示具有高的表面活性。所以, 硅油具有优良的消泡抗泡性, 与其它物质的隔离性、润滑性以及良好的成膜性。而后者正是形成各种防水剂的主要原因。 |
