有机硅树脂及其应用.ppt

RSiO3/2
3
1
O
O
｜
O－Si－O ｜
SiO2
4
0
O
标记
M D T Q
硅树脂与有机树脂性能比较
硅树脂
一般有机树脂
耐热性
电气特 性
耐水性
由于以硅氧烷键（Si-O-Si）为 骨架，因此热分解温度高。通 常在250℃以下都稳定。
耐热性高，因此在暴露于高温 下以后或在高温下其电气特性 降低很少，高频性随频率变化 极小。
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
通常，同其他有机树脂的相溶 性有限。
分子间引力大，易定向。有 效交联密度大，机械强度高。 但在200℃以上时，强度急剧 下降。 通常比硅树脂优良。
以环氧树脂为代表，对基材 的粘接性好。
即使与不同种类的树脂也大 都能相溶，可以混合使用。
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，其键能高达1014.2kJ/mol； 在强酸和强碱存在时Si-O-Si键发生断裂。
(C6H5)2SiCl2
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。
硅树脂的制备
——缩合型硅树脂
➢ 原料：甲基三氯(烷氧基)硅烷、二甲基二氯(烷氧基)硅烷、 甲基苯基二氯(烷氧基)硅烷、苯基三氯(烷氧基)硅烷、二苯基 二氯(烷氧基)硅烷及四氯化硅以及相应的烷氧基硅烷等。 ➢ 分类：甲基硅树脂、苯基硅树脂、甲基苯基硅树脂。
➢ 预聚物：含Si-OH、 Si-OR、 Si-H等基团和带交联点的聚 有机硅氧烷，通常是由有机氯硅烷水解缩合及稠化重排而得。
• 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。
有机硅树脂的应用
• 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
Si Cl + M2On
Si O Si + MCln
Si Cl + M(OH)n
Si OH + MCln
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 I Si Br Si Cl Si F
RSiCl3 R2SiCl2 R3SiCl (CH3)2SiCl2 (CH3CH2)2SiCl2
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。
有机硅化学结构单元
结构
表示式
官能度
R/Si
R
｜
R－Si－O ｜
R3SiO1/2
1
3
R
R
｜
O－Si－O ｜
R2SiO
2
2
R
R
｜
ຫໍສະໝຸດ Baidu
O－Si－O ｜
H+/OH-
Si O Si + H2O
Si OH + HO Si
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。
有机硅树脂及其应用
过程装备与控制工程11-2班 20111005 刘旭东
有机硅树脂简介
• 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。
* 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
Si Cl + HY
与有机酸酐反应
Si Y + HCl
Si Cl + (RCO)2O
Si OCOR + RCOCl
与某些元素(M表示)的氧化物及氢氧化物反应
由于分子中甲基的排列使其具 有憎水性，因此其涂膜的吸水 性小。另外，即使吸收了水分 也会迅速放出而恢复到原来的 状态。
由于以碳键（C-C或C-O-C等） 为骨架，因此在高温下易氧 化分解。
在高温下易热分解，电气特 性大大降低。但是，在常温 和常态下，树脂大都具有与 有机硅相同的特性。
浸水后电气特性大大降低。 吸收的水分难以除掉，电气 特性恢复较慢。
耐候性
机械强 度
耐溶剂 性 粘接性 相溶性
由于难以产生由紫外线引起的 除丙烯酸类树脂外，耐候性 游离基反应，也不易产生氧化 好的树脂不多。 反应，因此耐候性极佳。
由于分子间引力小，有效交联 密度低，因此一般的机械强度 （弯曲、抗张、冲击、耐擦伤 性等）较弱。
与机械强度同理，耐各种有机 溶剂性差。
对金属和塑料等基材的粘接性 差。