有机硅(聚硅氧烷)是广泛使用的含有硅原子的无机聚合物。该类别包括许多其他种类的聚合物,例如:聚硅烷、聚硅氮烷、聚碳硅烷和聚苯撑[1]。在这个项目中,将重点关注聚硅氧烷:合成和结构-性能关系。首先,将简要介绍这些材料的历史。有机硅化合物于 1860 年代首次合成,而第一个聚硅氧烷是由
FSKipping
在 20 世纪制成的[ 2]。
然后对它们的合成和生产方法进行了分析。这不是一条简单的合成路线,同时发生了许多不同的程序。这些程序包括将 SiO 2还原成活性还原形式的硅、水解/甲醇分解以及缩聚或环化和聚合[3]。
将对结构-性能关系进行更全面的研究。不同的交联密度产生具有不同特性的有机硅。有机硅按其交联密度可分为:硅油、弹性体和硅树脂。硅油是通过开环聚合合成的线性聚合物。它们具有热稳定性,因此可以用作传热流体。有机硅弹性体是通过硫化交联的聚硅氧烷,可应用于汽车和食品容器。另一方面,有机硅树脂具有高交联密度,因此具有高热稳定性。因此,它们被用于户外表面的颜色,同时它们也大量用作防水剂 [3]、[4]。
介绍
过去已经合成了许多不同的含硅聚合物(图 1)。这些聚合物中最重要的一类是聚硅氧烷或有机硅。
图 1:含硅聚合物。 有机硅材料的合成始于20世纪60年代。1900
年代后,格氏试剂问世,并取得了重大进展。第一个聚硅氧烷是由 FS Kipping 在二十世纪初合成的。Kipping 合成了二有机二氯硅烷 R 2 SiCl 2,它可以水解成 R 2 Si(OH) 2。他预计,如果这些化合物脱水,它们会产生类似于酮的化合物,R 2 Si = O。因此,它们被命名为“硅酮”。很快他意识到,这些产品实际上是含有 Si-O-Si 而不是
Si=O 的聚合物 [2]。
聚硅氧烷被认为是无机-有机杂化材料。主链由 Si 和 O 原子组成,而侧基由烷基组成(图 2)。
图 2:聚硅氧烷的结构。
这种结构足以赋予它们过多的性能,因此它们可以用于日常生活中的许多不同应用。