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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1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)从产品形态分类从产品形态分类，有机硅高分子主要分为硅油(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III功能高分子材料期末小论文2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：SiRROR' SiORRSiR'RRn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)非官能性硅油功能高分子材料期末小论文3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：SiOMeMeMe SiOMeMeSiMeMeMen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(D 4或DMC) 与三甲基硅氧基封端的低摩尔质量二甲基聚硅氧烷(MD nM)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MD nM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： RMe2SiOSiOMeMeSiOHMeSiMe2RnmRMe2SiOSiOHMeSiMe2Rm(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，功能高分子材料期末小论文4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H 2SO4催化平衡制取：MeHSiCl2+Me2SiCl2+Me3SiClH2OH2SO4 SiOHMeMeSiOHMeSiMe3Me3SiOnm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H 2SO4催化下平衡，便可得到全含氢型甲基含氢硅油Me3SiOSiOHMeSiMe3mMeSiHCl22H5O2 SiOMeHmMH2SO41.3.1.2 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甲苯 甲苯功能高分子材料期末小论文5胶PVMQ(耐低温、耐辐射)，其他还有腈 (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。

高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、灌封材料或模具使用制备硅橡胶的原料通常由线型聚硅氧烷(硅橡胶生胶，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——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、高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—O —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，其结构如下：SiRROOSiOOSi SiRROOSiOOOSi ORROO ROOSiOSiOO SiORSiOROSiOR构成硅树脂的基本结构单元有四种，其结构、表达式、官能度、R/Si表1-1 硅树脂的基本结构单元结构 表达式 官能度 R/Si 比 标记SiORRRR3SiO1/2 1 3 M功能高分子材料期末小论文6SiRROOR2SiO 2 2 DSiOORSiO3/2 3 1 TSiOOSiO2 4 0 Q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官能基，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： HOSiSiOH+ SiOi +H2OROSiSiOH+ SiOi +ROHHSiSiOH+ SiOi +H2常用的催化剂有Pb、Zn、Sn、Co、Fe、Ce等金属的环烷酸盐或羧酸盐、全氟磺酸、氯氯化磷腈、胺类、季铵碱、钛酸酯等催化剂或加热催化剂或加热催化剂或加热功能高分子材料期末小论文72.1 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、缓冲阻尼器等防震、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，能迅速扩散到泡沫体系的泡膜表面，使泡沫破灭因此，硅油。