認識氟矽橡(xiàng)膠(jiāo)製品(pǐn)較基礎原理的開環反應(yīng)聚合機理
發表時(shí)間:2018-10-11
矽橡膠目前是我國各行業(yè)市場不可缺失的一種合成材料,它可在任何行業領域中運用形成的矽橡膠製品具有強力的拉伸回(huí)彈以(yǐ)及老化耐溫等多種(zhǒng)性能,由於矽橡膠(jiāo)是一(yī)種新型活性材料,它主要用多種分子鏈組合而成(chéng),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(jī)礎原理!

環(huán)矽氧烷是有機矽現代工業中的重要原材料,同(tóng)樣,環矽氧烷——(三氟丙基甲基環三矽氧烷(wán)(簡稱D3F))是含氟矽橡膠的重要(yào)原材料,它在任何行業都可以矽膠原料以及矽膠成品的形(xíng)式取到(dào)不同的作用!

由於環矽氧烷D3F矽氧原子形成(chéng)的配鍵(jiàn),鍵能較(jiào)大,一般條(tiáo)件下不可能發生均裂。但因(yīn)矽原子電負性小(Si:1.8),氧原子電負性(xìng)大(O:3.5),使得(dé)Si+O-成鍵是一極性鍵,其在離子型介質,如酸、堿的催化下極易斷裂形成鏈狀聚合物
而根據催化劑酸堿性不同(tóng),環矽氧烷的(de)開環聚合機理不同,可分為陰離子開環聚合和陽(yáng)離子(zǐ)開環聚合。
陰離子聚合機理
陰離子催(cuī)化開環的聚合反應,就(jiù)是在堿性(xìng)催(cuī)化劑作用下,使環矽氧烷開環聚合生成線型聚(jù)矽氧烷的過程。
1.1特點
(1)矽原子電負性小(xiǎo),易受堿性催(cuī)化劑攻擊;
(2)堿催化劑通常(cháng)使用的濃度很低(0.001~1%),特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)開環反應速度極快,並迅速縮聚成高粘度聚合物,反應不易控製。
(4)因(yīn)為(wéi)堿催化劑產生的活性中心很(hěn)少,對少(shǎo)量雜質都很敏感。酸性物質可破壞活性中(zhōng)心使反應終止,因此少量水、CO2等的存在也可與活性中心配(pèi)位而起抑製反應。特別是水,幹擾(rǎo)較大。所以在聚合前(qián),應使原料和反(fǎn)應釜充分幹(gàn)燥,聚合時還應不(bú)斷用真空將反應生成的水排出,分子量(liàng)才能長大。
1.2聚合過程
陰離(lí)子開環聚合過程,主要由四個階段組成:
(1)鏈引發階段,形成反應中心;

因為矽原子電負(fù)性小(xiǎo),堿催化劑中OH-陰離子(zǐ)與環(huán)矽氧烷的矽原子3d軌道配位(wèi),導致電子雲密度重新分布,而在加熱的條件下可以引起Si-O鍵斷裂(開環),生成鏈端含(hán)陰離子的線狀矽氧烷低聚體(tǐ)。
(2)鏈增(zēng)長階段;

新的環矽(guī)氧烷繼續被鏈引發生(shēng)成(chéng)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矽氧烷而使鏈不斷增(zēng)長。

在(zài)陰離子催化劑作用下,鏈增長(zhǎng)過程為可逆反應過程,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(liàn)狀活性中心與單官能團物質發生反應,使鏈增(zēng)長反應終止。如果在聚合反(fǎn)應過程未加入封端劑情況下(xià),所製備的產物為羥基封端線型聚矽(guī)氧烷
(4)鏈轉移形成新(xīn)的活性點。
鏈狀活性中心在攻擊不同線型(xíng)聚矽氧烷鏈上的Si-O鍵,會發生(shēng)鏈的重排反(fǎn)應(yīng),即鏈轉移反應。因此在陰離子催化(huà)劑引入到矽氧烷環體中後,每個分子都可參與增長、成環以及重排(pái)等一係列(liè)反應,直(zhí)至反應達到平衡。
陽離子(zǐ)聚合機理
陽離子開環聚合反應就是環矽氧烷在酸性催化劑作用下的開環(huán)聚合反應。
2.1聚合特點
陽離子聚合的特點主要為反應溫和可(kě)控,適(shì)用於生成(chéng)低分子量聚合物(wù)。
2.2聚合過程
陽離子聚合過程主要由四(sì)個階段組成(chéng):

(1)鏈引(yǐn)發階段,形成(chéng)反應中心;

開環(huán)反應,將矽氧鍵打開,形成活性中心體。
由於氧原子電負性大,一般認(rèn)為,以酸催化劑催化環(huán)矽氧烷(wán)開環(huán)聚合時,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鍵斷裂(開環),生成鏈端(duān)含陽離子的線型矽氧烷活性中(zhōng)心。
(1)鏈增長階段;

環矽氧烷(wán)被鏈引發生(shēng)成的活(huó)性中(zhōng)心吸引,通(tōng)過引發(fā)新的開環(huán)形成(chéng)更長鏈活性中心,從而不斷吸引(yǐn)更多的(de)環矽(guī)氧烷而使鏈不斷增長。
(3)鏈終止階段;
活性中心與單官能基團物(wù)質發生反應,使鏈增(zēng)長反應終止。
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