有机硅树脂及其应用[精选].ppt

有机硅树脂及其应用 过程装备与控制工程11-2班刘旭东 有机硅树脂简介 硅树脂是高度交联的网状结构的聚有机硅氧烷，通常是用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的各种混合物，在有机溶剂如甲苯存在下，在较低温度下加水分解，得到酸性水解物。水解的初始产物是环状的、线型的和交联聚合物的混合物，通常还含有相当多的羟基。水解物经水洗除去酸，中性的初缩聚体于空气中热氧化或在催化剂存在下进一步缩聚，最后形成高度交联的立体网络结构。 有机硅树脂是4大有机硅材料之一(有机硅主要分为硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂四大类 )，具有一般有机树脂难以达到的耐高温、耐候及耐化学品性。近年来，有关硅树脂的研究工作进展相当快，一些成果已在工业上得到应用。 有机硅树脂的应用 有机硅树脂主要作为绝缘漆（包括清漆、瓷漆、色漆、浸渍漆等）浸渍H级电机及变压器线圈, 以及用来浸渍玻璃布、玻布丝及石棉布后制成电机套管、电器绝缘绕组等。用有机硅绝缘漆粘结云母可制得大面积云母片绝缘材料，用作高压电机的主绝缘。此外，硅树脂还可用作耐热、耐候的防腐涂料，金属保护涂料，建筑工程防水防潮涂料，脱模剂，粘合剂以及二次加工成有机硅塑料，用于电子、电气和国防工业上，作为半导体封装材料和电子、电器零部件的绝缘材料等。 　　硅树脂的固化交联大致有三种方式：一是利用硅原子上的羟基进行缩水聚合交联而成网状结构，这是硅树脂固化所采取的主要方式，二是利用硅原子上连接的乙烯基，采用有机过氧化物为触媒，类似硅橡胶硫化的方式：三是利用硅原子上连接的乙烯基和硅氢键进行加成反应的方式，例如无溶剂硅树脂与发泡剂混合可以制得泡沫硅树脂。因此，硅树脂按其主要用途和交联方式大致可分为有机硅绝缘漆、有机硅涂料、有机硅塑料和有机硅粘合剂等几大类。 有机硅化学结构单元 硅树脂与有机树脂性能比较 硅树脂制备化学 Si-O-Si键 形成硅树脂最基本、最主要的键型，其键能高达1014.2kJ/mol； 在强酸和强碱存在时Si-O-Si键发生断裂。 硅树脂的制备——缩合型硅树脂 原料：甲基三氯(烷氧基)硅烷、二甲基二氯(烷氧基)硅烷、甲基苯基二氯(烷氧基)硅烷、苯基三氯(烷氧基)硅烷、二苯基二氯(烷氧基)硅烷及四氯化硅以及相应的烷氧基硅烷等。 分类：甲基硅树脂、苯基硅树脂、甲基苯基硅树脂。 预聚物：含Si-OH、 Si-OR、 Si-H等基团和带交联点的聚有机硅氧烷，通常是由有机氯硅烷水解缩合及稠化重排而得。 含Si-OH、 Si-OR、 Si-H基团的预聚物，在加热和催化剂作用下可进一步缩合并交联成固体产物。而其固化速度随活性基团的减少、空间位阻的增大及流动性变差而变慢。因此，固化后期需借助高温(150℃)及高效催化剂使其彻底硫化。 间歇法水解缩合制甲基苯基硅树脂工艺流程 连续水解缩合制甲基硅树脂工艺流程 硅树脂的制备——加成型硅树脂 加成型硅树脂不同于缩合型或过氧化物引发型硅树脂在于固化机理。加成型硅树脂固化机理系通过具≡Si-CH=CH2基团的硅氧烷与含≡ Si-H基团的硅氧烷(交联剂)，在铂催化剂作用下发生硅氢化加成反应而交联。 加成型硅树脂组成： 基础树脂(带支链的乙烯基硅氧烷) 活性稀释剂(线性乙烯基硅氧烷) 交联剂(含氢硅氧烷) 铂配合物催化剂 温敏抑制剂 硅树脂的制备——过氧化物引发交联硅树脂 特点：过氧化物引发交联硅树脂与加成型硅树脂的基础树脂相似，其化学结构中含有乙烯基基团，在加热及过氧化物引发下，使乙烯基双键打开而合成三维网状高聚物。其过程与高温硅橡胶相同。这种硅树脂具有良好的电气绝缘性、防水性、耐高低温性能等。树脂的制造工艺与缩合型相似。 两种交联机制： Q 0 4 SiO2 O ｜ O－Si－O ｜ O T 1 3 RSiO3/2 R ｜ O－Si－O ｜ O D 2 2 R2SiO R ｜ O－Si－O ｜ R M 3 1 R3SiO1/2 R ｜ R－Si－O ｜ R 标 记 R/Si 官 能 度 表示式 结 构 浸水后电气特性大大降低。吸收的水分难以除掉，电气特性恢复较慢。 由于分子中甲基的排列使其具有憎水性，因此其涂膜的吸水性小。另外，即使吸收了水分也会迅速放出而恢复到原来的状态。 耐水性 在高温下易热分解，电气特性大大降低。但是，在常温和常态下，树脂大都具有与有机硅相同的特性。 耐热性高，因此在暴露于高温下以后或在高温下其电气特性降低很少，高频性随频率变化极小。 电气特性 由于以碳键（C-C或C-O-C等）为骨架，因此在高温下易氧化分解。 由于以硅氧烷键（Si-O-Si）为骨架，因此热分解温度高。通常在250℃以下都稳定。 耐热性 一般有机树脂 硅树脂 即使与不