有机硅材料

中国.中学政治教学网崇尚互联共享有机硅材料及其产品报告人：王恒11小组成员：周天赞05汪鑫29毛亚旺28硅元素(Silicon)与硅酮(Silicone)1.2.2硅元素和碳元素1.2.3硅酮的物理、化学性质1.2.4有机硅概述硅的存在硅，元素符号Si，在元素周期表中是第三周期第IV主族元素，原子序数为14，平均相对原子质量为28.086，原子半径为0.040nm。硅，在地壳中含量位居第二位，约占地壳组成的27.6%。但并不是以单质硅存在，而是以硅的氧化物和硅酸盐的形态出现。硅与氧的化合物二氧化硅（硅石）几乎遍布整个地球，占地壳总质量的87%。石英、水晶、砂子、花岗石、陶土、云母等，其主要成分都为二氧化硅。硅元素(Silicon)与硅酮(Silicone)硅元素(silicon)与硅酮(silicone)，这两个术语乍一看，英语上似乎很相似，但在化学上却是有着严格区分的概念。Silicon是指以化学符号Si表示的暗灰色金属硅，是一种暗灰色金属性物质。而今天大部分产业领域必须使用的高功能材料-硅酮(silicone)，是一种兼备有机性与无机性的独特的化学材料，是指有机硅化合物(organosilicone)和硅氧烷(Siloxane)相互连接成的聚合体。追溯这一名称的由来，硅元素学者A.LADENBURG认为，(C2H5)2SiCl2的加水分解脱水生成物具有与酮((C2H5)2C=O)类似的结构-(C2H5)2Si=O，于是将其称为Silico-Ketone，以后的1905年，W.DILTHEY证实脱水生成物是环状(Cyclic)的，Silico-Ketone名称经过简化，变成了『Silicone』，成为硅酮化合物的统称，这一术语就此制定并被广泛使用。硅元素和碳元素硅酮的分子骨架由硅元素(Si)和氧元素(O)构成，在这一点上，与以碳元素(C)为主骨架的一般合成高分子有着本质的不同。硅元素和碳元素碳元素(C)和硅元素(Si)在元素周期表上同属于第四族，碳元素(C)为第2周期，硅元素(Si)为第3周期，两者相邻，因此可以推定两者性质相似。从上图可知，碳元素或硅元素才有4个共价键，构成以原子为中心的正四面体形。但3周期元素比2周期元素多一个电子轨道，从这点而言，两种元素在化学性方面有着差异。首先，与碳元素的共价键半径0.77相比，硅元素的共价键半径是1.17，约是碳的1.5倍。共价键半径对元素的性质产生绝对的影响。硅元素和碳元素另外，如下表所示，由于负电性的差异，其物理化学性质，即键能等方面也存在差异。在负电性方面，硅元素比碳元素小，而近似于同族的金属Ge或Sn，容易从分子中获得电子。此外，硅元素生成双键及三键的倾向很小，配价键性大，这也是与碳元素原子不同之外。中国.中学政治教学网崇尚互联共享1.2.3硅酮的物理、化学性质硅酮的最大特征之一在于强耐热及抗氧化，这可以通过化学键强度来说明。如下表所示，作为硅酮主骨架的Si-O键比其它键都要大，这是因为Si和O的负电性差异较大所致，Si-O键近似于离子键，从能量上讲更稳定，这正是原因之一。硅酮的物理、化学性质键能(Kcal/mol)CSiC83.258~80Si58~8045.0H98.872.6O83.2101.0有机硅概述谈到有机硅化合物，多数人却知之甚少，有机硅本身不仅是一种新型材料，而且为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证，鉴于有机硅材料产品千变万化，具有“直接用量不大但用途广泛”的特点，因此获得了“工业味精”、“科技发展催化剂”的美誉。有机硅概述有机硅就是无机硅有机化了之后的产品。由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业，其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。随着有机硅数量和品种的持续增长，应用领域不断拓宽，形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系，许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的。硅橡胶(SiliconeRubber)2.2.3硅酮树脂(SiliconeResin)2.3硅酮的应用领域2.3.1电气·电子工业2.3.2运输设备工业2.3.3建筑·土木工业2.3.4化妆品·医疗用品的应用在橡胶·塑胶工业的应用2.3.7在纤维工业的应用2.3.8在纸·纸浆工业的应用2.3.9在涂料工业的应用硅酮产品通常所说的硅酮产品，是指聚硅氧烷和硅烷而言，英文名为Silicone。有机硅产品有四大类：一、Siliconeoil硅油，二、Siliconeresin硅树脂，三、Siliconerubber硅橡胶，四、硅烷(PDMS)OH-terminatedpolydimethylsiloxane聚二甲基硅氧烷硅酮油中国.中学政治教学网崇尚互联共享2.2硅酮的化学结构硅酮油为了物性的改善和重整，存在多种变性结构，但代表性的物质是上述分子。形成该分子骨架的硅氧烷键，它集合并形成物质时，各个分子是独立的，因此，分子链相互间可以自由移动，所以，从外部看来具有流动性，也就是说，具有液体的性质。根据聚合度的不同，粘度等各异，在聚甲基硅酮油中，聚合度是2的，存在于从0.65cSt直至数十万cSt。硅橡胶(SiliconeRubber)硅橡胶(SiliconeRubber)如上图所示，硅橡胶由网状结构的分子构成，与硅酮油不同，其分子链不能相互移动，所以不具有流动性，但由于分子的自由度大，产生伸缩性，表现出橡胶的性质。硅橡胶(SiliconeRubber)1.硅橡胶的性能1.1耐高温性能硅橡胶最显著的特点就是其高温稳定性，它可在250～300℃的环境中长期使用，若选用适当的填充剂和耐高温添加剂,其使用温度可高达375℃，并可耐瞬间数千度的高温。据估计,硅橡胶在120℃下使用寿命可达20年，在150℃下可达5年。硅橡胶(SiliconeRubber)1.2低温弹性所有的硅橡胶都具有内在的低温弹性，它比天然橡胶或其它合成橡胶的脆化点低，一般来说，通用型硅橡胶的脆化点为-50～-60℃，特殊配方的硅橡胶脆化点可低达-100℃。硅橡胶的耐寒性与低温弹性不是由于添加增塑剂可致，而是改变聚硅氧烷的分子结构来实现的。硅橡胶的耐寒性在宇航工业的意义十分重大，它主要用作宇航器的密封圈，垫片，转换开关罩，弹性导管和发动机支架等。硅橡胶(SiliconeRubber)1.3耐候性硅橡胶具有优良的耐氧，耐臭氧和耐紫外线照射性能，因此，长期在室外使用不发生龟裂。一般认为硅橡胶可在室外使用20～30年。1.4电绝缘性能硅橡胶具有卓越的电气绝缘性能。其突出优点就是，功率因素和绝缘性能受温度和频率变化很小，在一个很宽的频率范围内，电气强度基本保持不变，在很宽的频率范围内，相对介电常数和介电损耗因素几乎不变。硅橡胶的介电性能一般为：电气强度20～25MV/m，相对介电常数3～3.2，介电损耗因数3～3.5×10-3,体积电阻率1×102～1×1016Ω·㎝。硅橡胶(SiliconeRubber)1.5物理机械性能硅橡胶的相对密度随品种的不同一般为1.0～1.6，邵氏A硬度为5～75，拉伸强度为1～12Mpa，伸长率在1000%以内。这些性能可因产品的需要不同而加以调整。虽然硅橡胶在常温下的机械性能比通用橡胶低，但在150℃的高温下，其机械性能远远优于通用橡胶。硅橡胶是理想的减震材料，它在-50～150℃的范围内在传递性或共震频率方面的变化很小，且其动态吸附特性也不随硅橡胶的老化而变化，这一优异的性能与其易加工成各种形状相结合，使硅橡胶成为控制噪音和震动的理想材料。硅橡胶(SiliconeRubber)1.6耐化学物质性能溶剂对硅橡胶的作用主要是溶胀和软化，而一旦溶剂挥发后硅橡胶的大多数原始性能又恢复了，硅橡胶对乙醇，丙酮等极性溶剂和食用油的耐受能力相当好，只引起很小的溶胀，机械性能基本不降低。硅橡胶对低浓度的酸，碱，盐的耐受能力也较好，如在10%的硫酸中常温浸渍7天，体积和质量变化都小于10%，机械性能无变化，但它不耐浓硫酸，浓碱和四氯化碳，甲苯等非极性溶剂。硅橡胶(SiliconeRubber)1.7透气性硅橡胶薄膜具有良好的透气性，室温下对空气、氮、氧、二氧化碳等气体的透气率比天然橡胶高30～50倍。特别值得提出的是它的选择透气性。1.8生理惰性硅橡胶本身对人体是惰性的。它无臭、无味、无毒，当植入动物体内时，对肌肉组织的反应非常小，加之它特有的耐老化性能，因而被广泛地用作制造医疗用品，人造器官和整容术的材料。硅酮树脂(SiliconeResin)