有机硅树脂及其应用.ppt

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过程装备与控制工程11-2班
20111005 刘旭东
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、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二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、线型的和交联聚合物的混合物，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。
有机硅树脂是4大有机硅材料之一(有机硅主要分为硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂四大类 )，具有一般有机树脂难以达到的耐高温、耐候及耐化学品性。近年来，有关硅树脂的研究工作进展相当快，一些成果已在工业上得到应用。
有机硅树脂简介
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面积云母片绝缘材料，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、电器零部件的绝缘材料等。
硅树脂的固化交联大致有三种方式：一是利用硅原子上的羟基进行缩水聚合交联而成网状结构，这是硅树脂固化所采取的主要方式，二是利用硅原子上连接的乙烯基，采用有机过氧化物为触媒，类似硅橡胶硫化的方式：三是利用硅原子上连接的乙烯基和硅氢键进行加成反应的方式，例如无溶剂硅树脂与发泡剂混合可以制得泡沫硅树脂。因此，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几大类。
有机硅树脂的应用
有机硅化学结构单元
硅树脂与有机树脂性能比较
硅树脂制备化学
Si-O-Si键
形成硅树脂最基本、最主要的键型，；
在强酸和强碱存在时Si-O-Si键发生断裂。
Si-O-Si键高反应活性的来源：
硅原子体积较大，硅上取代基很难完全屏蔽硅原子，Si-O键键长较长，转动能较小，很容易受各种试剂进攻；
硅原子容易极化并带有正电性，使其可能与其它元素结合；
Si-O键本身强极性导致其对极性试剂的作用很敏感。
* 硅原子上的取代基将影响硅氧键的反应活性
Si-Cl键
含Si-Cl键的有机硅化合物是合成有机硅树脂最重要的单体，其性质与酰氯相似，极易受亲核试剂的进攻。
与含活泼氢的化合物反应
与有机酸酐反应
与某些元素(M表示)的氧化物及氢氧化物反应
Si-Cl键的反应活性与有机氯硅烷的结构有关，并随有机取代基数量的增加和取代基体积的增大而减慢。其水解速度由大到小的次序为：
Si-OH键
可同时含有多个硅-醇键。
容易脱水形成硅氧烷，活性比有机醇大得多，其活性硅醇结构及反应条件，在R相同的条件下有机硅醇的反应活性为：RSi(OH)3>R2Si(OH)2>R3SiOH
对于硅羟基数相同的情况，R越大越稳定。
Si-OR键
Si-OR键的热稳定性较高，但随烷基增大及支化度提高下降。当苯基取代烷基后，可提高其耐热性。 Si-OR键在碱金属或氢氧化物存在下，其热稳定性明显下降。 Si-OR还可被质子酸、羧酸、酸酐、卤化物、金属及其氢化物、水及醇等断裂，并生成硅氧烷或相应的含硅化合物。 Si-OR的水解反应活性随R的空间位阻增大而降低，并随硅原子上OR的增加而提高。