聚硅氧烷热稳定性研究进展[1]

第３６卷第１１期吉林工程技术师范学院学报Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１１　２０２０年１１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉｌｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮｏｖ．２０２０收稿日期：２０２０ ０９ ２３基金项目：吉林省人社厅人才基金项目（２０２００１４）；吉林省科技厅重点研发项目（２０２００４０３１５２ＳＦ）。

作者简介：高鑫宇（１９９８ ），女，吉林工程技术师范学院学生，主要从事化学工程研究。

通讯作者聚醚改性聚硅氧烷的研究进展高鑫宇，张朝群，刘　刚，张　鹏（吉林工程技术师范学院，吉林长春１３００５２）［摘　要］聚醚改性聚硅氧烷表面活性剂适应用途及应用领域非常广泛，具有很高的经济附加值。

本文综述了聚醚改性硅氧烷的研发情况，介绍了其制备方法，列举了应用领域中对聚醚改性硅氧烷进行了梳理，可以为聚醚改性聚硅氧烷的研究提供理论基础和指导。

［关键词］聚醚；聚硅氧烷；改性［中图分类号］ＴＱ３２５．１２ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００９ ９０４２（２０２０）１１ ０１１７ ０３ 有机硅表面活性剂是精细化工产品中的精品，是一类疏水主链为聚二甲基硅氧烷的表面活性剂，主链中含有Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ硅氧烷键为疏水基团，聚氧乙烯链、聚醚、羧基等其它极性基团为亲水基，也是近年来发展最快的一类特殊表面活性剂。

有机硅分子中的硅氧赋予材料较高的热和氧的稳定性，在高低温及高低湿的环境中表现出卓越的物理和化学性能，具有耐高低温、耐臭氧、耐腐蚀、不易燃烧及无毒等优良性质，因而被广泛的应用于电气电子、纺织建筑、医疗化工等相关领域中。

１　聚醚改性聚硅氧烷概述表面活性剂因其特有的亲水亲油性被称为“工业味精”，在日用化工、纺织、造纸、皮革、食品加工、石油开采等领域有及其广泛的应用。

根据最新调查，从表面活性剂总产量来看，我国居世界第二位，仅次于美国，而从市场消耗量来看，预计２０２０年我国硅氧烷消费量将达１４５万吨，由此看出，表面活性剂的研发及市场应用前景非常广泛。

有机硅阻燃剂的应用有机硅阻燃剂是一种新型高效、低毒、防熔滴、环境友好的无卤阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂。

有机硅阻燃剂在赋予基材优异的阻燃性能之外，还能改善基材的加工性能、耐热性能等。

因此，作为阻燃剂的后起之秀，从20世纪80年代开始得到迅速发展。

目前，有机硅阻燃剂的应用主要有一下几个方面：1. 聚硅氧烷1.1线型聚硅氧烷1981 年，Kamber等发表了聚二甲基硅氧烷( PDMS)与聚碳酸酯共混，可使聚碳酸酯( PC) 阻燃性提高的研究报告。

但聚二甲基硅氧烷本身阻燃效果并不好，为提高其阻燃性，在其结构中引入一些反应性官能团，如端羟基、氨基或环氧基等。

日本Mitsubishi Gas Chemical公司在使用羟苯基烷基封端的聚二甲基硅氧烷制备有机硅阻燃剂方面作了大量工作，合成了一系列含聚硅氧烷链段的阻燃剂，并申请了多项专利。

美国Dow Corning 公司开发并已商品化的“ D. C. RM 系列”阻燃剂，包括不具反应性的RM4-7105、带有环氧基RM4-7501、甲基丙烯酸酯基RM4-7081 和氨基RM1- 9641。

在适用的塑料中添加0.1%~ 1.0%的阻燃剂就可改善加工性；添加1% ~ 8%，即可得到发烟量、放热量、CO 产生量均低的阻燃性塑料。

Wang 等合成了一种环氧单体-三缩水环氧苯基硅烷( TGPS)，将TGPS与环氧树脂Epon828 以不同比例相混合，采用4, 4- 二氨基二苯甲烷( DDM) 进行固化处理，环氧树脂的极限氧指数(LOI) 随着TGPS含量的增加而提高，并且由于硅的引入使得炭层的热稳定性得到有效地改善，在高于700℃时，就不再发生因炭层氧化而失重，在空气中的成炭率达到31. 9%。

Fujiki等研究的阻燃性有机硅树脂，包括二甲基乙烯基硅基封端的聚二甲基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷等，通过交联反应制成透明制品，适用于集成电路和混合集成电路中的保护材料。

Masato shi、Shin在研究中发现，在硅氧烷分子链中端基含有甲基、苯基、羟基、乙烯基时，其中端基为甲基苯基的支化的硅氧烷对聚碳酸酯( PC)的阻燃效果最好，阻燃级别达到UL94V-0 级。

乙烯基苯基聚硅氧烷的合成及热降解研究摘要：以苯基三甲氧基硅烷和二甲基乙烯基乙基氧基硅烷为原料，通过水解缩合法合成了乙烯基苯基聚硅氧烷。

其结构经傅里叶变换红外(FTIR)和核磁共振(NMR)证实。

采用热分析技术结合红外光谱(TGA- ftir)和热分析技术结合气相色谱-质谱联用(TG-GC-MS)研究了乙烯基苯基聚硅氧烷在氮气气氛下的降解。

通过热失重分析，推断了氮气氛下其热降解动力学和热降解机理。

根据这些分析，降解过程分为两和个阶段。

第一阶段从170℃到465℃，热降解产物为低聚聚硅氧烷、少量CO2O。

其热降解机理为成核生长过程，反应级数为4级。

其热降解动力学方程为= H2×−−−×−αα T 3.25 10 (1)[ln(1)] exp(2.73 10 /) dα dt 17.34。

其热降解机理为成核生长过程，反应级数为4级。

引言：聚硅氧烷是应用最广泛的硅基聚合物之一，以无机Si-O-Si键为骨架，每个硅原子与有机基团相连，如甲基、乙基、苯基、乙烯基等。

作为应用广泛的材料，它们具有突出的耐热性、耐候性、拒水性、电绝缘性等性能。

Si-O键具有较高的键能和电离倾向，其解离能为460.5 kJ mol−1，使其具有优异的耐热性能。

Si-C 的键能虽然低于C-C，但Si与C之间存在的dπ- pπ配位键可以降低体系的能量，有利于提高其热稳定性。

即使在高温条件下，它们也很少分解、降解或变色。

总之，聚硅氧烷具有优异的性能。

近十年来，一类新型高性能硅氧烷在不同领域受到了广泛关注。

（现状）硅氧烷)n的纳米结构，其中R为氢或烷基、亚烯、芳基、羟基等有机是通式为(RSiO1.5基团，以无机Si-O键为骨架，有机基团以硅为壳连接，无机核提供了良好的耐热性，有机壳可以增强聚合物基体之间的相容性。

这些化合物的结构各不相同，有随机结构、阶梯结构、笼状结构和部分笼状结构。

它们通常由三官能单体RSiX3水解缩合而成，其中X代表高活性取代基，如Cl或烷氧基。

聚硅氧烷衍生陶瓷材料技术聚硅氧烷衍生陶瓷材料技术是一种新型的陶瓷材料加工技术，它将聚硅氧烷作为原料，通过特定的工艺加工制备出具有优异性能的陶瓷材料。

本文将从材料特点、制备工艺和应用领域三个方面介绍聚硅氧烷衍生陶瓷材料技术。

一、材料特点聚硅氧烷衍生陶瓷材料具有以下几个特点：1.高温稳定性：聚硅氧烷衍生陶瓷材料在高温下表现出良好的稳定性，具有较高的熔点和热导率，能够承受高温环境下的应力和热冲击。

2.化学稳定性：聚硅氧烷衍生陶瓷材料具有良好的化学稳定性，能够抵抗强酸、强碱和腐蚀性气体的侵蚀，具有优异的耐腐蚀性能。

3.机械性能优异：聚硅氧烷衍生陶瓷材料具有较高的硬度、强度和韧性，能够承受一定的机械载荷，具有较好的抗磨损性和耐磨性。

4.电绝缘性能：聚硅氧烷衍生陶瓷材料具有良好的电绝缘性能，能够有效阻断电流流动，具有很高的绝缘强度和绝缘电阻。

5.生物相容性：聚硅氧烷衍生陶瓷材料具有良好的生物相容性，能够与生物体组织良好地相容，不会引起排斥反应和炎症反应。

二、制备工艺聚硅氧烷衍生陶瓷材料的制备工艺主要包括以下几个步骤：1.原料准备：选择合适的聚硅氧烷原料，通过粉碎和筛分等工艺，得到符合要求的粉末。

2.混合成型：将聚硅氧烷粉末与适量的添加剂混合均匀，然后采用压制、注塑或成型等方法将混合料成型为所需形状的坯体。

3.烧结处理：将成型的坯体进行烧结处理，通过控制烧结温度和时间，使聚硅氧烷发生化学反应，形成致密的陶瓷结构。

4.表面处理：对烧结后的陶瓷材料进行表面处理，包括抛光、涂层和加工等工艺，以提高陶瓷材料的表面质量和性能。

5.性能测试：对制备的聚硅氧烷衍生陶瓷材料进行性能测试，包括力学性能、热学性能、化学稳定性和生物相容性等方面的测试。

三、应用领域聚硅氧烷衍生陶瓷材料具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1.高温工具：由于聚硅氧烷衍生陶瓷材料具有良好的高温稳定性和耐磨性，可以用于制备高温工具，如切割刀具、研磨头和热敏器件等。

聚硅氧烷粉末1. 简介1.1 什么是聚硅氧烷粉末聚硅氧烷粉末是一种具有多种应用潜力的新材料。

它由硅和氧两种元素组成，具有良好的化学稳定性和物理性能。

聚硅氧烷粉末常见的形式是细小的颗粒状物质，可用于制备陶瓷、涂料、塑料等材料。

1.2 聚硅氧烷粉末的特性•化学稳定性：聚硅氧烷粉末具有良好的化学稳定性，能耐受酸碱等多种化学腐蚀。

•火焰阻燃性：聚硅氧烷粉末可以增强材料的火焰阻燃性能，提高材料的安全性。

•热稳定性：聚硅氧烷粉末具有较高的热稳定性，能够在高温条件下保持物理性能的稳定。

•耐磨性：聚硅氧烷粉末具有较好的耐磨性，可用于制备高耐磨材料。

2. 聚硅氧烷粉末的制备方法2.1 水热法制备聚硅氧烷粉末水热法是制备聚硅氧烷粉末的常用方法之一。

具体步骤如下： 1. 准备硅源和氧源：通常以硅酸盐为硅源，溶解在水中；氧源可以是氧化剂，如过氧化氢。

2. 反应槽装载：将硅源和氧源溶液倒入反应槽中。

3. 加热反应：将反应槽加热至适当的温度，通常在100-200摄氏度之间。

4. 沉淀分离：随着反应的进行，会形成聚硅氧烷粉末的沉淀物，可以通过离心等方法进行分离和收集。

2.2 溶胶-凝胶法制备聚硅氧烷粉末溶胶-凝胶法是另一种常用的制备聚硅氧烷粉末的方法。

具体步骤如下： 1. 溶胶制备：将硅源和溶剂混合，形成均匀的溶胶。

2. 凝胶形成：通过加热或添加凝胶剂等方法，使溶胶逐渐凝胶化，形成凝胶体。

3. 干燥处理：将凝胶体进行干燥处理，使其中的溶剂蒸发。

4. 粉碎分散：将干燥后的凝胶体进行粉碎和分散，得到聚硅氧烷粉末。

3. 聚硅氧烷粉末的应用领域3.1 陶瓷材料聚硅氧烷粉末在陶瓷材料中的应用十分广泛。

由于聚硅氧烷粉末具有良好的化学稳定性和热稳定性，可以作为陶瓷的添加剂，提高陶瓷材料的稳定性和耐高温性能。

3.2 涂料材料聚硅氧烷粉末在涂料材料中的应用也十分重要。

由于聚硅氧烷粉末具有良好的火焰阻燃性，可以用于制备防火涂料。

此外，聚硅氧烷粉末还可以用于改善涂料的附着力和抗磨性能。

聚硅氧烷的聚合物-概述说明以及解释1.引言1.1 概述聚硅氧烷是一种由硅(Si)和氧(O)元素组成的聚合物。

它是一种无色、无味、无毒的高分子化合物，具有良好的热稳定性和化学稳定性。

聚硅氧烷可以形成高分子链状结构，其中硅和氧以交替的方式连接。

它的化学结构使得聚硅氧烷具有许多独特的性质和应用领域。

聚硅氧烷具有优异的抗高温性能，可以耐受极高温度的环境。

它具有良好的导热性，可以有效地传导热量，适用于许多需要高温传导的应用领域。

此外，聚硅氧烷还具有良好的电气绝缘性能，可以阻隔电流的传导，用于电子器件和绝缘材料的制造。

聚硅氧烷还具有较高的化学稳定性，可以抵抗许多化学物质的腐蚀和侵蚀。

它具有优异的耐腐蚀性能，可以在恶劣的化学环境下工作，适用于化学工业和实验室应用。

此外，聚硅氧烷还具有较低的表面能和较高的抗粘附性，可以防止物质的附着和粘连，用于防污涂层和润滑材料的制造。

由于聚硅氧烷的独特性质和广泛的应用领域，对于聚硅氧烷的研究和开发具有重要意义。

本文将对聚硅氧烷的定义、制备方法以及应用领域进行探讨和总结。

通过对聚硅氧烷的深入了解，可以更好地发挥其特性和潜力，为相关领域的发展和应用提供有益的参考。

文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文按照以下结构进行组织和阐述：引言部分介绍了本文的研究背景和目的，为读者提供了对聚硅氧烷的初步认识。

接下来的正文部分将重点讨论聚硅氧烷的定义和性质、制备方法以及应用领域三个方面的内容。

在2.1小节，我们将详细介绍聚硅氧烷的定义和性质。

首先，我们会阐述聚硅氧烷的化学结构和组成，以及其特殊的物理性质和化学性质，包括高温稳定性、低表面能、可控性等。

随后，我们将探讨聚硅氧烷在材料科学、生物医学和能源领域等方面的应用。

接着，在2.2小节中，我们将介绍聚硅氧烷的制备方法。

这包括传统的合成方法和新兴的制备技术，如溶胶-凝胶法、反应注射聚硅氧烷法等。

我们将详细介绍这些方法的原理、步骤和优缺点，并探讨不同制备方法对聚硅氧烷结构和性能的影响。

二羟基聚硅氧烷二羟基聚硅氧烷是一种具有重要应用价值的有机硅化合物。

它的化学式为（OH）3SiO（SiR2O）nSi（OH）3，其中R代表有机基团。

二羟基聚硅氧烷在化学和材料科学领域有广泛的应用，其特殊的结构和性质使其成为一种重要的功能性材料。

二羟基聚硅氧烷具有良好的热稳定性和化学稳定性。

由于硅-氧键的强度和稳定性较高，二羟基聚硅氧烷具有较高的热稳定性，能够在高温条件下保持较好的物理和化学性能。

此外，它还具有良好的耐酸碱性，能够在酸性或碱性环境中保持较好的稳定性。

二羟基聚硅氧烷具有优异的表面活性和界面性能。

由于聚硅氧烷链上的羟基官能团，二羟基聚硅氧烷具有良好的亲水性，能够在水中形成稳定的乳液或胶体系统。

它还能够与有机物或无机物表面发生相互作用，形成具有良好附着力的薄膜，提高材料的表面性能。

二羟基聚硅氧烷还具有优异的生物相容性和生物活性。

由于其化学结构的特殊性，二羟基聚硅氧烷在生物体内可以与生物分子发生相互作用，具有良好的生物相容性。

因此，它被广泛应用于医学领域，如生物医学材料、药物控释系统、组织工程等。

同时，二羟基聚硅氧烷还具有一定的生物活性，可以通过调控其化学结构和功能团的引入，实现对生物体内特定靶标的识别和作用。

二羟基聚硅氧烷还具有可调控的物理性能和化学反应活性。

由于其特殊的分子结构，二羟基聚硅氧烷可以通过改变聚硅氧烷链的长度、有机基团的种类和含量等方式，调控材料的物理性能，如流变性、粘度等。

同时，二羟基聚硅氧烷还可以通过引入不同的官能团，实现不同的化学反应活性，如光敏性、pH响应性等，从而拓展其在科学研究和应用领域的潜力。

二羟基聚硅氧烷作为一种重要的有机硅化合物，具有独特的化学结构和多样的性能特点。

它在化学和材料科学领域有广泛的应用前景，可以用于制备功能性材料、开发新型的生物医学材料和药物控释系统等。

随着科学技术的不断发展，相信二羟基聚硅氧烷的研究和应用将会得到进一步拓展，为人类社会的发展做出更大的贡献。

第23卷第1期高分子材料科学与工程V o l.23,N o .1　2007年1月POL Y M ER M A T ER I AL S SC IEN CE AND EN G I N EER I N GJan .2007(甲基)丙烯酰氧基硅烷 聚硅氧烷的研究进展Ξ黄月文,刘伟区(中国科学院广州化学有限公司,广东广州510650)摘要:(甲基)丙烯酰氧基硅烷或聚硅氧烷作为精细与专用化学品,具有很高的实用价值和研究意义,广泛应用于涂料、油墨、胶粘剂、印刷和其它光敏领域,在电子信息、医药和纳米科技中具有广阔的应用前景。

文中总结了(甲基)丙烯酰氧基硅烷或聚硅氧烷的种类、合成方法、聚合物性能及应用。

关键词:(甲基)丙烯酰氧基;硅烷;聚硅氧烷;大单体中图分类号:TQ 324.2+1 文献标识码:A 文章编号:100027555(2007)012016205 (甲基)丙烯酸酯类单体具有活泼的双键,能够在自由基引发剂和紫外光、电子束下固化形成一类具有良好的成膜性、粘接性和耐候性的聚(甲基)丙烯酸酯高分子材料,而有机硅聚合物的Si -C 、Si -O 键能高,拥有优异的耐老化性、耐高温、耐辐射和化学稳定性等特点,此外还具有无毒和良好的憎水防污、电气绝缘及生理惰性。

目前,将有机硅与丙烯酸酯相结合的研究非常活跃,特别是(甲基)丙烯酰氧基硅烷或聚硅氧烷在国外已开发应用于纳米科技[1]、电子信息材料的光刻胶[2]等高新技术行业和高档涂料领域中。

近几年来我国也开展了含硅丙烯酸酯的光固化研究,但其单体和聚合物的产品单一,技术相对落后。

1　(甲基)丙烯酰氧基硅烷 硅氧烷小单体根据分子中有机硅的结构,(甲基)丙烯酰氧基硅氧烷可分为侧链型和端(甲基)丙烯酰氧基型及环状(甲基)丙烯酰氧基硅氧烷,酰氧基与硅原子之间直接相连或通过烷基相连;根据有机硅氧烷重复单元的大小可分为(甲基)丙烯酰氧基硅烷或硅氧烷小单体和(甲基)丙烯酰氧基聚硅氧烷大单体,其中有机硅分子链上的功能基(甲基)丙烯酰氧基的数目可为一个、两个和两个以上。

聚硅氧烷耐高温胶粘剂耐高温材料：H.H.Levine提出耐高温材料为能经受住177℃/30000h (3.5年)，260℃/1000h (1.4月)，538℃/1h，或816℃/5min老化条件依然保持所需性能的材料。

耐高温胶粘剂需要满足以下条件之一：●能在121~176℃使用1~5年；●能在204~232℃使用20000~40000h；●能在260~371℃使用200~1000h;●能在371~427℃使用24~200h；●能在538~816℃使用2~10min；并保持结构完整（热稳定性）和力学性能不变（由Tg来控制）。

一种有价值的耐高温胶粘剂还应满足：具有多种与被粘接物及表面处理剂的相容性，良好的加工性和施工性，固化时不（或很少）释放挥发物。

耐高温胶粘剂的总类1.无机耐高温胶粘剂磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐和硫酸盐；无机盐、无机酸、无机碱、金属氧化物、氢氧化物。

优点：较高的耐高温和耐老化性能；缺点：脆性较大、韧性较差、耐酸碱腐蚀性差、耐水性差、耐冲击性能不佳、粘接强度不高、对很多基材具有腐蚀性2.有机耐高温胶粘剂环氧类、酚醛类、芳杂环类、有机硅类优点：良好的韧性、环境稳定性、耐热冲击性；缺点：环氧类-耐温性较差，主要用于长期使用温度范围在200℃以下的领域；酚醛类-有较高的粘接强度但其固化收缩较大导致材料较脆，本身很少作为结构胶粘剂使用，通常需要对其改性，最常用的是环氧-酚醛胶粘剂，具有较好的耐温性，短期可耐300℃，然而，该材料在高温下易被严重氧化导致其长期耐温上限只有250℃；芳杂环聚合物一般很难合成；聚酰亚胺具有较好地热稳定性和化学稳定性且粘接性能很好，是一类很有发展前景的的耐高温胶粘剂。

上述有机耐高温胶粘剂的基胶均为碳链高分子，它们在高温下易于被氧化成二氧化碳，最终导致失效。

而有机硅胶粘剂如硅橡胶、硅树脂，一般具有良好的耐温性，在高温下课生成SiO2和SiOC等耐温性更好地无极陶瓷，有助于提高胶粘剂的耐温性。