認識(shí)氟矽(guī)橡膠製品較基礎原理的開環反應聚合機理
矽橡膠目前是我國各行業市場不可(kě)缺(quē)失的一種合成材料,它可在任何行業領域中運用形成的矽橡膠(jiāo)製品具有強力的拉伸回彈以及老化耐溫等(děng)多種性能,由於矽橡膠是一種新型活性材料,它主要(yào)用多種分子(zǐ)鏈組合而成,不過究竟是由哪些分子鏈進行聚合?今天我們就來剖析一下它的較原始基礎(chǔ)原理!

環矽氧烷是有機矽現代工業中的重(chóng)要原材料,同樣,環矽氧烷——(三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,它在任何行業都可以矽(guī)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(yǎng)原子形(xíng)成的配鍵,鍵能(néng)較大,一般條件下(xià)不可能發生均裂。但因矽原子電負性小(Si:1.8),氧原(yuán)子電負性大(O:3.5),使得Si+O-成(chéng)鍵是一極性鍵,其在離子型介質,如酸、堿的催(cuī)化下極易斷裂形成鏈狀聚合物
而(ér)根據催化劑酸堿性不同,環矽氧烷的開環聚合機(jī)理不同,可分為(wéi)陰離子開(kāi)環聚合和陽(yáng)離子開環聚合(hé)。
陰離子(zǐ)聚合機理
陰離子催化開環的聚合反應,就是在堿性催化劑(jì)作用下,使環矽氧烷開環聚合生成線型聚(jù)矽氧烷(wán)的過程。
1.1特點
(1)矽原子電負性小,易(yì)受堿性催化劑攻擊;
(2)堿催化劑(jì)通常使用的濃度很低(dī)(0.001~1%),特別是製備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,反應不易控製。
(4)因為(wéi)堿催化(huà)劑產生的活性中心(xīn)很少,對(duì)少量雜質(zhì)都很敏感。酸性物質(zhì)可破壞活性中心使反應終止,因此少(shǎo)量水、CO2等的(de)存在也可與活性中心配位而起抑製反應。特別是水,幹(gàn)擾較大。所以在聚合前,應使原料和反應釜充分幹燥,聚合時還應不斷用真空(kōng)將反應生成的水(shuǐ)排出,分子量才能長大。
1.2聚合(hé)過程
陰離子開環聚合過程,主要由四個(gè)階段組成:
(1)鏈(liàn)引發階段,形成反應中心;

因為矽原子電負性小,堿催化劑中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(bù),而在加熱的條件下可以引起Si-O鍵斷裂(開環),生成鏈端含陰離(lí)子的線狀矽氧烷低聚體。
(2)鏈增長階段;

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

在陰離子催化劑作用下,鏈增長過程為可逆反應過(guò)程,整個過程都伴隨有回咬反應的發生,並降解為較大的矽氧烷環體。
(3)鏈終止階段;

鏈狀活性中心(xīn)與(yǔ)單官能團(tuán)物質發生反應,使鏈增長反應(yīng)終止。如(rú)果在聚合反應過程未加入封端劑情況下,所製備的產物為(wéi)羥基封端線型聚(jù)矽氧烷
(4)鏈轉移形成新的活性點。
鏈(liàn)狀活性中心在(zài)攻擊不同線型聚矽氧烷鏈上的Si-O鍵,會(huì)發(fā)生鏈的重排反應,即鏈轉移反應(yīng)。因(yīn)此在(zài)陰離(lí)子催化(huà)劑引入到矽(guī)氧烷環體中後,每個分子都可參與增長、成環以及重排等一係列反應,直(zhí)至反應達到平衡。
陽離(lí)子聚合機理
陽離子開環聚合反(fǎn)應就是環(huán)矽氧烷在酸性催化劑作用下的(de)開環聚合反(fǎn)應。
2.1聚合特點
陽離子聚合的特點主要(yào)為反應溫和可控,適用於生(shēng)成低分(fèn)子量聚合物。
2.2聚合過程(chéng)
陽離子聚(jù)合過(guò)程主要由四個(gè)階段組成(chéng):

(1)鏈引發階段,形成反應中心;

開環反應(yīng),將矽氧鍵打(dǎ)開,形成(chéng)活性中心體。
由於氧原子電負性大,一般認為,以酸催化劑催化環矽氧烷開環聚合時,首先酸催化劑(jì)中的H+與氧原子的未共享電子(zǐ)對(duì)配位,使Si-O鍵斷(duàn)裂(liè)(開環),生成鏈端含陽離子的線型矽氧烷活性中心。
(1)鏈增長階(jiē)段;

環矽氧烷被(bèi)鏈引發生成的活性中心(xīn)吸引,通過引(yǐn)發(fā)新的(de)開環形成更長鏈活性中心,從而不斷吸引更多的環矽氧烷而使鏈不斷增長。
(3)鏈終止階段;
活性中心與(yǔ)單官能基團物質發生反應,使鏈增長反應終止。
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