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有机硅材料及其产品简介 成都硅宝科技实业有限责任公司 技术部 1 综述 1.1 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%。 1.2.1 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。 ? 1.2.2 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。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。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。 负电性 H2.1 Li 1.0 Be 1.5 B 2.0 C 2.5 N 3.0 O 3.5 F 4.0 Na 0.9 Mg 1.2 Al 1.5 Si 1.8 P 2.1 S 2.5 Cl 3.0 K 0.8 Ca 1.0 Sc 1.3 Ge 1.7 As 2.0 Se 2.4 Br 2.8 Rb 0.8 Sr 1.0 Y 1.3 Sn 1.7 Sb 1.8 Te 2.1 I 2.4 Cs 0.7 Ba 0.9 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。如右表所示，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。 ? ? 键能 ( Kcal / mol ) C Si C 83.2 58 ~ 80 Si 58 ~ 80 45.0 H 98.8 72.6 O 83.2 101.0 硅酮的耐热、耐氧化性良好，即，可以在高温下使用，这是实用上的重要特征之一。 液体的表面张力 (温度 : 20℃) ? 与象C-C这种单纯的共价键不同，由于Si-O键处于离子键和共价键的中间状态，分子间引力小，因此，与其它液体相比，硅酮油的表面张力特别低。也正是由于这种原因，硅橡胶及硅酮油具有非常优秀的耐寒性，对各种物性值的温度依存度低，这是在实用上又一重要特征。 液体的种类 表面张力(dyn/cm) 二甲硅油 20 ~ 21 氯化物油 18 ~ 19 Tetra decane 26.5 液体状石蜡 29.7 聚乙烯 34 ~ 36 甲苯 28.5 甘油 63.1 水 72 ? ilicone。有机硅产品有四大类：一、Silicone oil 硅油，二、Silicone resin 硅树脂，三、Silicone rubber 硅橡胶，四、硅烷 2.2 硅酮的化学结构 2.2.1 硅油 Polydimethylsiloxane (PDMS) OH-terminatedpolydimethylsiloxane Vinyl-terminatedpolydimethylsiloxane 硅酮油为了物性的改善和重整，存在多种变性结