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有機硅化合物,是指含有Si-C鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物,習慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機基與硅原子相連接的化合物也當作有機硅化合物。其中,以硅氧鍵(-Si-O-Si-)為骨架組成的聚硅氧烷,是有機硅化合物中為數(shù)最多,研究最深、應用最廣的一類,約占總用量的90%以上。
結(jié)構(gòu)
有機硅材料具有獨特的結(jié)構(gòu):
(1) Si原子上充足的甲基將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來;
(2) C-H無極性,使分子間相互作用力十分微弱;
(3) Si-O鍵長較長,Si-O-Si鍵鍵角大;
(4) Si-O鍵是具有50%離子鍵特征的共價鍵(共價鍵具有方向性,離子鍵無方向性)。
形態(tài)分類
可分為:(有機硅化學試劑)、硅油(硅脂、硅乳液、硅表面活性劑)、高溫硫化硅橡膠、液體硅橡膠、硅樹脂、復合物等。
(熱硫化)硅橡膠和室溫硫化(包括低溫硫化)硅橡膠兩大類。
由于與有機材料的性能,具有表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質(zhì),并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優(yōu)異特性,廣泛應用于航空航天、電子電氣、建筑、運輸、化工、紡織、食品、輕工、醫(yī)療等行業(yè),其中有機硅主要應用于密封、粘合、潤滑、涂層、表面活性、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。隨著有機硅數(shù)量和品種的持續(xù)增長,應用領域不斷拓寬,形成化工新材料界獨樹一幟的重要產(chǎn)品體系,許多品種是其他化學品無法替代而又必不可少的。
性能
有機硅膠產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)單元是由硅-氧鏈節(jié)構(gòu)成的,側(cè)鏈則通過硅原子與其他各種有機基團相連。因此,在有機硅產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中既含有"有機基團",又含有"無機結(jié)構(gòu)",這種特殊的組成和分子結(jié)構(gòu)使它集有機物的特性與無機物的功能于一身。與其他高分子材料相比,有機硅產(chǎn)品的最突出性能是:
1.耐溫特性
有機硅產(chǎn)品是以硅-氧(Si-O)鍵為主鏈結(jié)構(gòu)的,C-C鍵的鍵能為82.6千卡/克分子,Si-O鍵的鍵能在有機硅中為121千卡/克分子,所以有機硅產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性高,高溫下(或輻射照射)分子的化學鍵不斷裂、不分解。有機硅不但可耐高溫,而且也耐低溫,可在一個很寬的溫度范圍內(nèi)使用。無論是化學性能還是物理機械性能,隨溫度的變化都很小。
2.耐候性
有機硅產(chǎn)品的主鏈為-Si-O-,無雙鍵存在,因此不易被紫外光和臭氧所分解。有機硅具有比其他高分子材料更好的熱穩(wěn)定性以及耐輻照和耐候能力。有機硅中自然環(huán)境下的使用壽命可達幾十年。
3.電氣絕緣性能
有機硅產(chǎn)品都具有良好的電絕緣性能,其介電損耗、耐電壓、耐電弧、耐電暈、體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)等均在絕緣材料中名列前茅,而且它們的電氣性能受溫度和頻率的影響很小。因此,它們是一種穩(wěn)定的電絕緣材料,被廣泛應用于電子、電氣工業(yè)上。有機硅除了具有優(yōu)良的耐熱性外,還具有優(yōu)異的拒水性,這是電氣設備在濕態(tài)條件下使用具有高可靠性的保障。
4.生理惰性
聚硅氧烷類化合物是已知的最無活性的化合物中的一種。它們十分耐生物老化,與動物體無排異反應,并具有較好的抗凝血性能。
5.低表面張力和低表面能
有機硅的主鏈十分柔順,其分子間的作用力比碳氫化合物要弱得多,因此,比同分子量的碳氫化合物粘度低,表面張力弱,表面能小,成膜能力強。這種低表面張力和低表面能是它獲得多方面應用的主要原因:疏水、消泡、泡沫穩(wěn)定、防粘、潤滑、上光等各項優(yōu)異性能。
有機硅的用途
由于有機硅具有上述這些優(yōu)異的性能,因此它的應用范圍非常廣泛。它不僅可以作為航空、尖端技術(shù)、軍事技術(shù)部門的特種材料使用,而且也用于國民經(jīng)濟各部門,其應用范圍已擴到:建筑、電子電氣、紡織、汽車、機械、皮革造紙、化工輕工、金屬和油漆、醫(yī)藥醫(yī)療等行業(yè)。
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