認識(shí)氟(fú)矽(guī)橡(xiàng)膠製品較(jiào)基礎原理的開環反應聚合機理
發表時間:2018-10-11
矽(guī)橡膠目前是我國各(gè)行業市場不(bú)可缺失的(de)一種(zhǒng)合成材料,它可在任何行業領域中運用形成的矽橡(xiàng)膠製品具有強力的拉伸回彈以及老化耐溫等多種性能,由於矽橡膠是(shì)一種新型活性材料,它主要用多種(zhǒng)分子鏈組(zǔ)合而成,不過究竟是由哪(nǎ)些(xiē)分子鏈進行聚合?今天我(wǒ)們就來(lái)剖析一下它的較(jiào)原始基礎原理!

環矽氧烷是(shì)有機矽現代工業中的重要原(yuán)材料,同樣,環矽氧烷——(三(sān)氟丙基甲基環三矽氧烷(簡稱D3F))是含氟矽橡膠的重要原(yuán)材料(liào),它在任何行業都可以矽膠原料以及矽膠成品的形式取到不同的作用!

由於環矽氧烷D3F矽氧原子形成的配鍵,鍵能較大,一般條件下不可能發生均裂。但因(yīn)矽原子電負(fù)性小(Si:1.8),氧原子電負性大(O:3.5),使得Si+O-成鍵是一極性鍵,其(qí)在(zài)離(lí)子型介質,如酸、堿的催化下極易斷裂形成鏈狀(zhuàng)聚合物
而(ér)根(gēn)據催化劑酸堿性不同,環矽氧烷(wán)的開環聚合機理不(bú)同,可分為陰離子開(kāi)環聚合和陽(yáng)離子開環聚合。
陰離(lí)子(zǐ)聚(jù)合機理
陰離子催化開環的聚合反應,就是在堿性催化劑作用下,使環矽氧烷開環聚合生成線(xiàn)型聚矽氧烷(wán)的過程。
1.1特點
(1)矽原子電負性(xìng)小,易受堿性催化劑攻擊;
(2)堿催化劑通常使用的濃度很低(dī)(0.001~1%),特別是製備(bèi)高分子量的聚矽氧烷更需使用低濃度催化劑;
(3)開環反應速度極快,並迅速縮聚成高粘度聚合物,反應不易(yì)控(kòng)製。
(4)因為堿(jiǎn)催化劑產生的活(huó)性中心很少,對少量雜質都很敏感。酸性物質可破壞活性中心使反應終止,因此少量水、CO2等的存在也可與(yǔ)活性中心配位而起抑製反應。特別(bié)是水,幹擾較大。所以在聚合前,應使原料和反應釜充分幹燥,聚合(hé)時還應不斷用真空將反應生成的水排出,分子量才能(néng)長大。
1.2聚合過程
陰離子開環聚合過程,主要(yào)由四個階段組成:
(1)鏈引(yǐn)發(fā)階(jiē)段,形成反應中心;

因(yīn)為矽原子電(diàn)負性小,堿(jiǎn)催化(huà)劑中OH-陰離子(zǐ)與環矽氧烷的矽原子3d軌道配位,導致電子雲密度重新分布,而在(zài)加熱的條件下可以引起Si-O鍵斷裂(開環),生(shēng)成鏈端含(hán)陰離子的線狀矽氧烷低聚體。
(2)鏈增(zēng)長(zhǎng)階段;

新的環矽氧烷繼(jì)續被鏈引發生成的含陰離子活性中心吸引,通過引發開環形成更長鏈的活性中心,從而不斷吸引更多的環(huán)矽氧烷(wán)而使鏈不斷增長(zhǎng)。

在陰離子催化劑作用下,鏈增長過程為可逆(nì)反應過程(chéng),整個過程都伴(bàn)隨有(yǒu)回咬反應的發生,並降解為較大的(de)矽氧烷環體。
(3)鏈(liàn)終(zhōng)止階段;

鏈狀活性中心與單官能團物質發生反應,使鏈增長(zhǎng)反應終止(zhǐ)。如果在聚合反應過程未加入封端劑情況下,所製(zhì)備的產物為羥基封端線型聚矽氧烷
(4)鏈轉移形成(chéng)新(xīn)的(de)活性點。
鏈狀活性中心在攻擊不同線型聚矽氧烷鏈上的Si-O鍵,會發生鏈的重排反應,即鏈轉移反應。因此(cǐ)在(zài)陰離子催(cuī)化劑引入到矽氧烷環體中後,每個分子都可參與增長、成環以及重(chóng)排等一係列反應,直至反應達到平衡。
陽離子聚合機理(lǐ)
陽離子開環聚合反應就是環矽氧烷在酸(suān)性催化劑作用下的開環聚合反應。
2.1聚合特點
陽離(lí)子聚合的特點主要為反應溫和可控,適用於生成低分子量聚合物(wù)。
2.2聚合(hé)過程
陽離子聚合過程主要(yào)由四(sì)個階段組成:

(1)鏈引發階段,形成(chéng)反應中心;

開環反應,將矽氧鍵打開,形成(chéng)活性(xìng)中(zhōng)心體。
由於氧原子電負性大,一般認為,以(yǐ)酸催化劑催化(huà)環矽(guī)氧烷開環聚(jù)合時,首先酸催化劑中的H+與氧原子的未共享電子對配(pèi)位,使Si-O鍵(jiàn)斷裂(開(kāi)環),生成鏈端含陽離子的線型矽氧烷活性(xìng)中心。
(1)鏈(liàn)增(zēng)長階段;

環矽氧烷被鏈引(yǐn)發生成的活性(xìng)中心吸引,通過引發新的開環形成更長鏈活(huó)性中心,從(cóng)而不(bú)斷吸引更(gèng)多的環矽氧烷而使鏈不斷增長。
(3)鏈終止階(jiē)段;
活(huó)性中心與單官能基團物質發生反應,使鏈增長反應終止。
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