有机硅化合物,是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物,习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作
有机硅化合物。其中,以
硅氧键(-Si-O-Si-)为骨架组成的聚硅氧烷,是有机硅化合物中为数最多,研究最深、应用最广的一类,约占总用量的90%以上。
结构
有机硅材料具有独特的结构:
(1) Si原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来;
(2) C-H无极性,使分子间
相互作用力十分微弱;
(3) Si-O
键长较长,Si-O-Si键
键角大;
(4) Si-O键是具有50%离子键特征的
共价键(共价键具有方向性,离子键无方向性)。
形态分类
(热硫化)硅橡胶和室温
硫化(包括低温硫化)硅橡胶两大类。
由于与有机材料的性能,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。
性能
有机硅胶产品的基本结构单元是由硅-氧
链节构成的,
侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。因此,在
有机硅1.耐温特性
有机硅产品是以硅-氧(Si-O)键为主链结构的,C-C键的键能为82.6千卡/
克分子,Si-O键的
键能在有机硅中为121千卡/克分子,所以有机硅产品的
热稳定性高,高温下(或辐射照射)分子的化学键不断裂、不分解。有机硅不但可耐高温,而且也耐低温,可在一个很宽的温度范围内使用。无论是
化学性能还是物理机械性能,随温度的变化都很小。
有机硅产品的主链为-Si-O-,无双键存在,因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐
辐照和耐候能力。有机硅中自然环境下的使用寿命可达几十年。
3.电气绝缘性能
有机硅产品都具有良好的电绝缘性能,其
介电损耗、耐电压、耐
电弧、耐
电晕、
体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅,而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。因此,它们是一种稳定的电绝缘材料,被广泛应用于电子、电气工业上。有机硅除了具有优良的
耐热性外,还具有优异的拒水性,这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。
4.生理惰性
聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种。它们十分耐生物老化,与动物体无排异反应,并具有较好的抗凝血性能。
有机硅的主链十分柔顺,其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多,因此,比同分子量的碳氢化合物粘度低,表面张力弱,表面能小,成膜能力强。这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因:疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。
有机硅的用途
由于
有机硅具有上述这些优异的性能,因此它的应用范围非常广泛。它不仅可以作为航空、尖端技术、
军事技术部门的特种材料使用,而且也用于国民经济各部门,其应用范围已扩到:建筑、电子电气、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等行业。
有机硅的分类
无机硅胶
简介
无机硅胶化学式xSio2·yH2O。透明或乳白色粒状固体,是一种高活性吸附材料,通常是用
硅酸钠和硫酸反应,并经老化、酸泡等一系列后处理过程而制得的
无定形的机器制成品。它由自然界中存在的矿物经洗涤、加工后成为粒状或珠状,无机硅胶的主要成份是
二氧化硅,是一种由
硅土中的硅酸钠与硫磺酸制成的无定形的机器制成品。无机硅胶由自然界中存在的矿物经洗涤、加工后成为粒状或珠状。
产品特性
无机硅胶的结构非常像一个海绵体,由互相连通的小孔构成一个有巨大的表面积的毛细孔吸附系统,能吸附和保存水气。在湿度为100%条件下,它能吸附并凝结相当于其自重40%的水气。吸附性能高,能吸附多种物质。在水玻璃的水溶液中加入
稀硫酸(或盐酸)并静置,便成为含水
硅酸凝胶而固态化、
热稳定性好、
化学性质稳定、有较高的机械强度等。
用途
无机
硅胶对包材的选择范围很广,一般有OPP/PE、PET/
PE薄膜、
无纺布、
复合纸等。用于气体干燥,
气体吸收,液体脱水,色层分析等,也用做催化剂。如加入
氯化钴,干燥时呈蓝色,吸水后呈红色。
发展前景
国外几大
有机硅公司都千方百计地使生产更合理化,力求降低成本,生产中抓住影响产品质量和成本的关键因素来提高竞争力,如:不断扩大
甲基氯硅烷单台
硫化床的规模;不断提高甲基氯硅烷中
二甲基二氯硅烷的含量;在甲基氯硅烷生产厂附近建立用作硅橡胶的气相法
二氧化硅生产厂,以综合利用甲基氯硅烷生产中的副产物,十分注重生产过程中资源配套运输物流成本等,尽是达到最合理布局,最经济的规模生产。近年为我国一些生产企业已往这方面努力,取得可喜成绩,但仍有不少企业仍处于盲目状态,一味根据市场需要盲目扩大生产规模或重复技术引进,缺乏
技术经济论证,造成经济效益滑坡或损失。