高分子材料概论-有机硅

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章：高分子材料概论

2.8有机硅材料

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2.8.2主要有机硅的合成单体

2.8.3 _主要有机硅聚合物性能和应用简

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2.8.4思考题

2.8.1有机硅材料概述’

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一、医用高分子的定义

“有机硅就是指一种元素有机化合物，凡是硅原子上- I I I r

—接有传统的有机基团的（烃及其衍生物1）都叫有机硅，这实际上是一个最广义的定义。19世纪人们对以碳为骨架的有机化合物认

识比较多了，因此对碳的同族元素硅有了

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主要内容: 2.8.1有机硅材料概述

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极大的兴趣，想发现像碳族物质一样的奇迹，从研究甲

硅烷（SiH4或叫硅甲烷）到研究硅烯（Si = Si化合物），投入

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了不少力量，收效甚微，但人们却发现了许多甲硅烷的 衍生物并不难获得，先后合成了卤代硅烷、烃代硅烷、 烃氧基硅烷等等，并制定了相应的命名原则。

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20世纪20年代之后，高分子学科形成并迅速发展， 许多科学家致力于研究硅

烷的水解缩合反应，希望制得 像玻璃一样的耐热性有机（半有机）聚合物。到三十年代， 研究取得长足进展，先后合成厂有机硅树脂和线性聚合 二物，其主要骨架是一

Si — 0 — Si —O — Si ，通称为聚硅氧= 烷，后来简称为“有机硅”，

起来的聚硅氧烷类化合物，尤其是高分子聚合物，称为 “有机硅”，后来又把合成 地称为“有机硅”。“

再后来又把一些可作单体，也可作其它用途的一些

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低分子（如现在常说的硅烷偶联剂）也归入“有机硅”。现 在合成了一些不是一

Si — 0— Si —O 骨架，而是一Si —Si —Si 骨架的聚合物，还叫有机硅。不过我们

通常讲的“有

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机硅”，仍然是SilicOne 的含义，即指聚硅氧烷高分子物 质，并略微扩大到合成它们的单体，因为现在许多单体 己商品化了，统称它们为“有机硅单体”，也可简称“有

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机硅”。

按照中国习惯，根据聚硅氧烷的结构特征，把那些 含有体型结构或者具有可交

联基团，以利于形成网状立 体结构的预聚物称为有机硅树脂，简称硅树脂 。把线性

聚合物中分子量较小的，叫有机硅抽，常称为硅油 其中分子量较大的、可以适当硫化的则叫有机硅橡胶， 常简称硅橡胶二。根据单体或主链上侧基的种类，又在硅

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中国的习惯是把那些聚合 “有机硅”--的单体，也笼统 -

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。而

=聚硅氧烷的制备通常分两步：_首先由各种氯硅烷单体 ■水解或醇解缩合，制备得到低聚环体，该步骤有利于预 _ 一 __

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~聚体提纯，而能够制得分子量很大的聚合物，否则只能 够制得分子量不均的线型低聚物或者低聚环体；然后采■ 用离子聚合机理，由低聚环体聚合制得大分子聚硅氧烷， 以阴离子为例如下：

-“ '

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Si —0

R1

树脂、硅油、硅橡胶前面冠以一定的名称，加以犬类命 =名，如甲基硅树脂、二甲基硅油、苯甲基硅油、甲基乙 烯基硅橡胶等。'各类有机硅又有许多，商品名称。”由于有

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一类也可作单体用的硅烷具有特殊性能，可以单独使用, 亦已商品化，常把它们独立出来，称它们的用途叫硅烷 偶联剂，有机硅行业中把它与前面三种相提并论，称为 有机硅的四犬门类（硅树脂、硅油、硅橡胶、硅烷偶联 剂），实际上它们不是高分子。我们把有机硅分类如下:

.岛分子冇机硅

:宵机硅,

「体型聚合物：硅树脂 釁硅置烧

r 硅橡胶

线性聚含物｛硅油

"聚硅烷

打卤代硅烷，绘基代碓烷.^^5基代卤代硅烷等衍生物 、

低分子有机硅｛硅烷特殊衍生物

L 砕烷低聚小分子

本章主要介绍的高分子有机硅是聚硅氧烷，其基'本 形态如下：

^

-

"

士或壬 Si —0-Sr~0 士

R I

Ri R4

或-E Si-o *壬 si-0

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R?—Si—0~Si~&

低衆环体

链引发；

KOH—K* +0H-

R^Si—O—SiRj

0 + K+ + OH-—* HO—Si—0—Si—0—Si—0—Si—0-

RiSi—0—SiR；

链增长;

R

’阴离子聚合常用的引发剂(人们习惯于叫作催化剂)

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有碱金属、碱金属氧氧化物、碱金属醇盐、季铵碱、硅

醇季铵碱等，如KOH、N(CH3)4OH等。环体聚合也可以用阳离子引发，常用阳离子引发剂有硫酸、硫酸的烷基= 酯、氯磺酸、盐酸、磷酸、酸性白土、强阳离子

交换树脂、氯硅烷和路易上酸等，经常用硫酸、酸性白土和离■-子交换树脂

等；

2.8.2主要有机硅的合成单体'

II 常见的有机硅聚合物的单体如下:

rtR^SiCH + 271出0( rt[HO—Si—OH ] + nHCl)

K+

HOt Si—0 K十+ D4

n - 2Dj _

0 齐K+ -------- -HOE

rr

1(

Il

苯三氯硅烷：（C 6H 5）SiCl 3

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苯二氯硅烷：（C 6H 5）2SiCl 2 甲基乙烯基二氯硅烷：（CH 3）（CH 2=CH 2）2SiCl 2

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-

-

ri

甲基苯基二氯硅烷：（CH 3）（C 6H 5）SiCl 2

乙基氯硅烷：（C 2H 5）2SiCl 2

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2.8.3主要有机硅聚合物性能和应用简介

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、硅油

硅油是线型聚硅氧烷，或以线型聚硅氧烷为主要骨 架，偶有支链，而分子量并不很大，玻璃化温度、粘流

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温度很低，在室温下保持粘流状态，即液体状态像油一一-

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1（

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亠样流动的有机硅。=一般并不在乎硅油的分子量，而以粘 度来衡量它。硅油的粘度和分子量之间有一定的关系， 一般的高粘度硅油分子量可以大到一二十万，而低粘度

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硅油可以小到一千或者更低的分子量，小到都不能算作 “高分子” 了。

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(1)

二甲基二氯硅烷：（CH 3）2SiCl 2

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（6）有机烷氧基硅烷: （C 6H 5）Si （OC 2H 5）2 等：

(CH 3)2Si(OC 2H 5)2、(CH 3)

(8) 硅氯仿：HSiCb (9) 其它有机硅单体

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