聚硅氧烷的合成与结构.pdfVIP

子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧。”——《论语》

有机硅（聚硅氧烷）是广泛使用的含有硅原子的无机聚合物。该类别包括许多

其他种类的聚合物，例如：聚硅烷、聚硅氮烷、聚碳硅烷和聚苯撑[1]。在这个

项目中，将重点关注聚硅氧烷：合成和结构-性能关系。首先，将简要介绍这些

材料的历史。有机硅化合物于1860年代首次合成，而第一个聚硅氧烷是由

FSKipping在20世纪制成的2]。

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然后对它们的合成和生产方法进行了分析。这不是一条简单的合成路线，同时

发生了许多不同的程序。这些程序包括将SiO还原成活性还原形式的硅、水

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解/甲醇分解以及缩聚或环化和聚合[3]。

将对结构-性能关系进行更全面的研究。不同的交联密度产生具有不同特性的有

机硅。有机硅按其交联密度可分为：硅油、弹性体和硅树脂。硅油是通过开环

聚合合成的线性聚合物。它们具有热稳定性，因此可以用作传热流体。有机硅

弹性体是通过硫化交联的聚硅氧烷，可应用于汽车和食品容器。另一方面，有

机硅树脂具有高交联密度，因此具有高热稳定性。因此，它们被用于户外表面

的颜色，同时它们也大量用作防水剂[3]、[4]。

介绍

过去已经合成了许多不同的含硅聚合物（图1）。这些聚合物中最重要的一类

是聚硅氧烷或有机硅。

图1：含硅聚合物。

子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧。”——《论语》

有机硅材料的合成始于20世纪60年代。1900年代后，格氏试剂问世，并取

得了重大进展。第一个聚硅氧烷是由FSKipping在二十世纪初合成的。

Kipping合成了二有机二氯硅烷RSiCl，它可以水解成RSi(OH)。他预

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计，如果这些化合物脱水，它们会产生类似于酮的化合物，RSi=O。因此，

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它们被命名为硅酮“”。很快他意识到，这些产品实际上是含有Si-O-Si而不是

Si=O的聚合物[2]。

聚硅氧烷被认为是无机-有机杂化材料。主链由Si和O原子组成，而侧基由

烷基组成（图2）。

图2：聚硅氧烷的结构。

这种结构足以赋予它们过多的性能，因此它们可以用于日常生活中的许多不同

应用。

这些聚合物可以是硅油、弹性体和树脂。硅油是通过开环聚合合成的线性聚合

物。它们具有热稳定性，因此可以用作传热流体。有机硅弹性体是通过硫化交

联的聚硅氧烷，可用于汽车和食品容器。另一方面，有机硅树脂具有高交联密

度，因此具有高热稳定性。因此，它们被用于户外表面的颜色，同时它们也大

量用作防水剂[3]、[4]。

合成

有机硅合成的第一步是将SiO还原成Si。通常，还原是通过碳(1)进行电热

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还原，然后通过氯化(2)将硅转化为SiCl否则，可通过与HCl反应生成氢氯

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