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認識氟矽橡(xiàng)膠製品較(jiào)基礎原理(lǐ)的開環反應聚合機理

發表時間:2024-06-26

  矽橡膠目前是我國(guó)各行業市場不可缺失的一種合成(chéng)材料,它可在任何行業領域中(zhōng)運用形(xíng)成的矽橡膠製品具(jù)有強力的拉伸回彈以及老化耐溫等多種性能,由於矽橡膠是一種新型活性(xìng)材料,它主要(yào)用多種分(fèn)子鏈組合而成(chéng),不過究竟是由哪些分子鏈進行(háng)聚合?今天(tiān)我們就來剖析一下它的(de)較原(yuán)始基礎原理!

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  環矽氧烷是有機矽現代工業中的重要原材料,同樣,環(huán)矽氧烷(wán)——(三氟丙(bǐng)基甲基(jī)環三矽氧烷(簡稱D3F))是含氟矽橡膠的重要原材料,它在任(rèn)何行業都可以矽膠原料(liào)以及矽膠成品(pǐn)的形式取到(dào)不同的作用!

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  由於環矽氧烷D3F矽氧(yǎng)原子形成的配鍵,鍵能較大,一般條件下不(bú)可能發生均裂。但(dàn)因矽原子電負性小(Si:1.8),氧原子電負性大(O:3.5),使得Si+O-成鍵是一極性(xìng)鍵,其在離子型介質,如酸、堿的(de)催化下極易斷(duàn)裂形成鏈狀聚合物

 

而根據催化劑(jì)酸堿性不同,環矽氧烷的開(kāi)環聚合機理不同,可分為陰(yīn)離子開環聚(jù)合和陽離子開環聚合。

 

  陰離子聚(jù)合機理

  陰(yīn)離(lí)子催化開環的(de)聚合反應(yīng),就是在堿性催化劑作用(yòng)下,使環矽氧烷開(kāi)環聚合生成線型聚矽氧烷的過程。

 

  1.1特點(diǎn)

 

  (1)矽原子電負性小,易受堿(jiǎn)性催化劑攻擊(jī);

 

  (2)堿催化劑通常使用的濃度很低(0.001~1%),特(tè)別是製備高分子量的聚矽(guī)氧烷更需使用低濃度催化劑;

 

  (3)開環反應(yīng)速度極快,並迅速縮聚成高粘(zhān)度聚合物,反應不易控(kòng)製。

 

  (4)因為堿催化劑產生的活性中心很少,對少量雜質都很敏(mǐn)感。酸性物(wù)質可破壞活性中心使反應終止,因此(cǐ)少量水、CO2等的存在也可與活性中(zhōng)心配位而起抑製反應。特別是水,幹擾較大(dà)。所以在聚合(hé)前,應使(shǐ)原料和反應釜充分幹燥,聚合時還應(yīng)不斷用真空將反應生成的水(shuǐ)排出,分子量才能長(zhǎng)大。

 

  1.2聚合過程

 

  陰離子開環聚合(hé)過程,主要由四(sì)個階(jiē)段組成:

 

  (1)鏈引發階段,形成反應中心;

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  因為矽原子電負(fù)性小,堿催化劑中OH-陰離子與環矽氧烷的矽原(yuán)子3d軌道配位,導致電子雲密度(dù)重新分布(bù),而在加熱的條件下可以引起Si-O鍵斷裂(開環),生成鏈端含陰離子的線狀矽(guī)氧(yǎng)烷低聚體(tǐ)。

 

  (2)鏈增長(zhǎng)階段;

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  新的環矽氧烷繼續被鏈引發生成的含(hán)陰離子活性中心吸引,通過引發開環形(xíng)成(chéng)更長鏈的活性中心,從而不斷吸引更多的環矽氧烷而使鏈不斷增(zēng)長。

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  在陰離子催化劑作用下,鏈增長(zhǎng)過程為(wéi)可逆反(fǎn)應過程,整個過程都伴隨有回咬反(fǎn)應(yīng)的發生(shēng),並降解為較大的矽氧烷環(huán)體。

 

  (3)鏈終止階段;

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  鏈狀活性(xìng)中心與單(dān)官能團物質發(fā)生反應,使鏈(liàn)增長反(fǎn)應終止。如果(guǒ)在聚合反應過程未加入封端劑情況下,所製備的產物為羥基封端線型聚矽氧烷

 

  (4)鏈轉移形成新的活性點。

 

  鏈狀活性中心在攻擊不(bú)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。因此在陰離子催化劑引入到(dào)矽氧烷環體中後,每個分(fèn)子都可參與增長、成(chéng)環以及重排等一(yī)係列反應,直至反應達到平衡。

 

  陽離子聚(jù)合機理

 

  陽離子開環聚合反應就(jiù)是環矽氧烷在酸性催化劑作(zuò)用下的開(kāi)環聚合反應。

 

  2.1聚(jù)合特點

 

  陽離子聚合(hé)的特(tè)點主(zhǔ)要為(wéi)反應溫和可控,適用(yòng)於生成低分子量聚合物。

 

  2.2聚(jù)合過程

 

  陽(yáng)離子聚合(hé)過程主要由四個階段組成:

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  (1)鏈引發階段,形成反應中心;

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  開環反應(yīng),將矽氧鍵打開,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(huà)環矽(guī)氧烷開環聚合(hé)時,首先(xiān)酸催化劑中的H+與氧原子的未共(gòng)享電子對配位,使Si-O鍵斷裂(liè)(開環(huán)),生成鏈端含陽離子的線型矽氧烷活性(xìng)中心。

 

  (1)鏈增長(zhǎng)階段;

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  環矽氧(yǎng)烷被鏈引發生成的活性中心吸引,通過引發新的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(zēng)長。

 

  (3)鏈終止(zhǐ)階段;

  活性中心與單官能基團物質發生反應,使(shǐ)鏈增長反應終止。


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