硅氧烷(Siloxane)指是指含有Si—O—Si键的化合物。硅氧烷分链状与环状,链状的通式为SinOn-1H2n+2,结构为H(SiH2-O)xSiH3,若n=2,为乙硅氧烷,SiH3-O-SiH3,n=3为丙硅氧烷,SiH3-O-SiH2-O-SiH3,环状的通式为(H2SiO)n,如n=4为环丁硅氧烷,(H2SiO)4。它们的卤代物称为卤代硅氧烷。
烷基取代物为有机硅氧烷,称为
硅酮。
合成硅氧烷的原料是
硅烷SinH2n+2的衍生物。由
R2SiCl
2型有机氯硅烷
水解可得线状硅氧烷和环状硅氧烷。用R2SiCl2与RSiCl3型有机
氯硅烷水解、
缩聚得交联硅氧烷。
①
硅油(改性硅油),为低分子量(一般在一万以下)线型结构
聚合物,为了达到某些性能也会对分子结构接枝改性。无色或浅黄色透明液体,憎水憎油,具有高的沸点和低的凝固点, 耐热性和
化学稳定性好,被应用到各行各业作为化学助剂;其中最常见的是可用作各行各业的消泡剂,液压油、高级润滑油、填料
表面处理剂和破乳剂,胶乳促凝剂,也可用作建材、纺织物、纸和其他许多物质的防水/减水剂,塑料行业的
润滑剂、脱模剂,个人护理的头发保湿剂,
发泡聚氨酯中作稳泡剂,农业油墨涂料行业中也可用作流平剂金字剂等,同时还是良好的电
绝缘体。
②
硅橡胶,是分子量很大(十万级)的线型结构聚合物。经加填料及其他助剂、硫化后,可得弹性体,即硅橡胶。硅橡胶具有电绝缘性、
化学稳定性、生理惰性和在广泛温度范围内保持良好的弹性等特点;主要用于制造在高温或低温下使用的
橡胶制品和整形术中需要的
人造器官。
③
硅酮树脂,是含有活性基团,可进一步固化的线型结构聚合物。可制耐热的高级电绝缘漆(硅漆)、耐热塑料(硅塑料)、层压玻璃布和保护涂层等。
产物是环化低聚体和
线型聚合物接近等量的混合物,而且它们之间存在着平衡关系。随反应条件不同,环化物含量可达20%~80%,主要为四聚体。往往在达到初始平衡后,向反应体系中加入封端剂[(CH3)3Si]2O,使线型聚合物封端,以此稳定产物比例。聚合反应可以在酸性或碱性条件下进行,碱性条件有利于生成分子量较高的聚合物,环化物的含量可以通过减压蒸馏来降低。混合物产物是液体,可以直接应用。
当在上述反应体系中加入三官能团单体
甲基三氯硅烷时,就可以生成非线型聚硅氧烷。产物从水层中分离后,在催化剂草酸锌的作用下,可使环化物含量降低,并进一步提高分子量。这样得到的硅酮树脂,在应用时再加入碱性催化剂并加热进行交联。
硅酮弹性体分为
室温硫化硅橡胶(RTV)(聚合度为200~1500)和加热熟化硅橡胶(聚合度2500~1 1000)。后者是由环状单体开环聚合得到。硫化和熟化与交联都是同义语,但熟化一词具有进一步聚合和交联的含义。单组份室温硫化硅橡胶,是由端羟基聚硅氧烷、交联剂(
甲基三乙酰氧基硅烷)和催化剂(月桂酸二丁基锡酯)组成,空气中的湿气可使交联剂水解成CH3Si(OH)3和乙酸,前者可与聚硅氧烷在室温下完成固化过程(式2—155)。
双组份室温硫化硅橡胶的两个组份是含乙烯基的聚硅氧烷和交联剂(八甲基四硅氧烷)。其交联反应如下:
聚硅氧烷在异常宽的温度范围(-100℃~250C)内,能保持其物理特性。它的T。低至-127℃,因此具有杰出的低温柔韧性。其次它耐高温、耐氧化,在化学和生理环境中稳定性好,其耐候性、斥水性及介电性能也好。聚硅氧烷的用途十分广泛,液体产物被用作消泡剂、纤维憎水整理剂、
表面活性剂、润滑剂、真空脂和加热油浴。树脂被用作清漆、油漆、脱模剂、粘合剂及绝缘材料等。弹性体用作密封材料、电绝缘材料、垫圈及管子等,也可用作医用材料,如
人工心脏瓣膜、起搏器、接触眼镜和血浆瓶内涂层等。与其它有机
弹性体材料相比,硅酮弹性体强度比较差,所以加入填料增强更为重要。