有機(jī)硅化合物
,是指含有Si-C鍵
、且至少有一個(gè)有機(jī)基是直接與硅原子相連的化合物
,習(xí)慣上也常把那些通過氧
、硫
、氮等使有機(jī)基與硅原子相連接的化合物也當(dāng)作有機(jī)硅化合物。其中
,以硅氧鍵(-Si-O-Si-)為骨架組成的聚硅氧烷
,是有機(jī)硅化合物中為數(shù)最多,研究最深、應(yīng)用最廣的一類
,約占總用量的90%以上
。
結(jié)構(gòu)
有機(jī)硅材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu):
(1) Si原子上充足的甲基將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來;
(2) C-H無極性
,使分子間相互作用力十分微弱
;
(3) Si-O鍵長較長,Si-O-Si鍵鍵角大
;
(4) Si-O鍵是具有50%離子鍵特征的共價(jià)鍵(共價(jià)鍵具有方向性
,離子鍵無方向性)。
性質(zhì)
由于有機(jī)硅獨(dú)特的結(jié)構(gòu)
,兼?zhèn)淞藷o機(jī)材料與有機(jī)材料的性能
,具有表面張力低、粘溫系數(shù)小
、壓縮性高
、氣體滲透性高等基本性質(zhì),并具有耐高低溫
、電氣絕緣
、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性
、難燃
、憎水、耐腐蝕
、無毒無味以及生理惰性等優(yōu)異特性
,廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電氣
、建筑
、運(yùn)輸、化工
、紡織、食品
、輕工
、醫(yī)療等行業(yè),其中有機(jī)硅主要應(yīng)用于密封
、粘合
、潤滑、涂層
、表面活性
、脫模、消泡、抑泡
、防水
、防潮、惰性填充等
。隨著有機(jī)硅數(shù)量和品種的持續(xù)增長
,應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬,形成化工新材料界獨(dú)樹一幟的重要產(chǎn)品體系
,許多品種是其他化學(xué)品無法替代而又必不可少的
。
形態(tài)分類
按形態(tài)分
可分為:硅烷偶聯(lián)劑(有機(jī)硅化學(xué)試劑)、硅油(硅脂
、硅乳液
、硅表面活性劑)、高溫硫化硅橡膠
、液體硅橡膠
、硅樹脂、復(fù)合物等
。按硫化方法分
硅橡膠可分為高溫硫化(熱硫化)硅橡膠和室溫硫化(包括低溫硫化)硅橡膠兩大類
。
性能
有機(jī)硅膠產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)單元是由硅-氧鏈節(jié)構(gòu)成的,側(cè)鏈則通過硅原子與其他各種有機(jī)基團(tuán)相連
。因此
,在有機(jī)硅產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中既含有"有機(jī)基團(tuán)",又含有"無機(jī)結(jié)構(gòu)"
,這種特殊的組成和分子結(jié)構(gòu)使它集有機(jī)物的特性與無機(jī)物的功能于一身
。與其他高分子材料相比,有機(jī)硅產(chǎn)品的最突出性能是:
1.耐溫特性
有機(jī)硅產(chǎn)品是以硅-氧(Si-O)鍵為主鏈結(jié)構(gòu)的
,C-C鍵的鍵能為82.6千卡/克分子
,Si-O鍵的鍵能在有機(jī)硅中為121千卡/克分子,所以有機(jī)硅產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性高
,高溫下(或輻射照射)分子的化學(xué)鍵不斷裂
、不分解。有機(jī)硅不但可耐高溫
,而且也耐低溫
,可在一個(gè)很寬的溫度范圍內(nèi)使用。無論是化學(xué)性能還是物理機(jī)械性能
,隨溫度的變化都很小
。
2.耐候性
有機(jī)硅產(chǎn)品的主鏈為-Si-O-,無雙鍵存在
,因此不易被紫外光和臭氧所分解
。有機(jī)硅具有比其他高分子材料更好的熱穩(wěn)定性以及耐輻照和耐候能力
。有機(jī)硅中自然環(huán)境下的使用壽命可達(dá)幾十年。
3.電氣絕緣性能
有機(jī)硅產(chǎn)品都具有良好的電絕緣性能
,其介電損耗
、耐電壓、耐電弧
、耐電暈
、體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)等均在絕緣材料中名列前茅,而且它們的電氣性能受溫度和頻率的影響很小
。因此
,它們是一種穩(wěn)定的電絕緣材料,被廣泛應(yīng)用于電子
、電氣工業(yè)上
。有機(jī)硅除了具有優(yōu)良的耐熱性外,還具有優(yōu)異的拒水性
,這是電氣設(shè)備在濕態(tài)條件下使用具有高可靠性的保障
。
4.生理惰性
聚硅氧烷類化合物是已知的最無活性的化合物中的一種。它們十分耐生物老化
,與動(dòng)物體無排異反應(yīng)
,并具有較好的抗凝血性能。
5.低表面張力和低表面能
有機(jī)硅的主鏈?zhǔn)秩犴?div id="4qifd00" class="flower right">
,其分子間的作用力比碳?xì)浠衔镆醯枚?div id="4qifd00" class="flower right">
,因此,比同分子量的碳?xì)浠衔镎扯鹊?div id="4qifd00" class="flower right">
,表面張力弱
,表面能小,成膜能力?qiáng)
。這種低表面張力和低表面能是它獲得多方面應(yīng)用的主要原因:疏水
、消泡、泡沫穩(wěn)定
、防粘
、潤滑、上光等各項(xiàng)優(yōu)異性能
。
有機(jī)硅的用途
由于有機(jī)硅具有上述這些優(yōu)異的性能
,因此它的應(yīng)用范圍非常廣泛。它不僅作為航空
、尖端技術(shù)、軍事技術(shù)部門的特種材料使用
,而且也用于國民經(jīng)濟(jì)各部門
,其應(yīng)用范圍已擴(kuò)到:建筑
、電子電氣、紡織
、汽車
、機(jī)械、皮革造紙
、化工輕工
、金屬和油漆、醫(yī)藥醫(yī)療等
。
有機(jī)硅的分類
有機(jī)硅主要分為硅橡膠
、硅樹脂、硅油三大類
。
● 高溫硫化型硅橡膠(HTV)
● 室溫硫化型硅橡膠(RTV)
無機(jī)硅膠
簡介
無機(jī)硅膠化學(xué)式xSio2·yH2O
。透明或乳白色粒狀固體,是一種高活性吸附材料
,通常是用硅酸鈉和硫酸反應(yīng)
,并經(jīng)老化、酸泡等一系列后處理過程而制得的無定形的機(jī)器制成品
。它由自然界中存在的礦物經(jīng)洗滌
、加工后成為粒狀或珠狀,無機(jī)硅膠的主要成份是二氧化硅
,是一種由硅土中的硅酸鈉與硫磺酸制成的無定形的機(jī)器制成品
。無機(jī)硅膠由自然界中存在的礦物經(jīng)洗滌、加工后成為粒狀或珠狀
。
產(chǎn)品特性
無機(jī)硅膠的結(jié)構(gòu)非常像一個(gè)海綿體
,由互相連通的小孔構(gòu)成一個(gè)有巨大的表面積的毛細(xì)孔吸附系統(tǒng),能吸附和保存水氣
。在濕度為100%條件下
,它能吸附并凝結(jié)相當(dāng)于其自重40%的水氣。吸附性能高
,能吸附多種物質(zhì)
。在水玻璃的水溶液中加入稀硫酸(或鹽酸)并靜置,便成為含水硅酸凝膠而固態(tài)化
、熱穩(wěn)定性好
、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有較高的機(jī)械強(qiáng)度等
。
用途
無機(jī)
硅膠對(duì)包材的選擇范圍很廣
,一般有OPP/PE、PET/PE薄膜
、無紡布
、復(fù)合紙等
。用于氣體干燥,氣體吸收
,液體脫水
,色層分析等,也用做催化劑
。如加入氯化鈷,干燥時(shí)呈藍(lán)色,吸水后呈