認識(shí)氟矽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(bú)可(kě)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(pǐn)具有強力的拉伸回(huí)彈以及老化耐溫等多種性能(néng),由於矽橡膠是一種新(xīn)型活性材料,它主要用多種分子鏈組合而成,不過究(jiū)竟是由(yóu)哪些分子鏈進行聚合?今天我們就來剖析一下它的較原(yuán)始基礎原(yuán)理!

環矽氧烷是有機矽現代工業中的重要原材料,同(tóng)樣(yàng),環矽(guī)氧烷——(三氟丙基甲基環(huán)三矽氧(yǎng)烷(簡(jiǎn)稱D3F))是(shì)含氟矽橡(xiàng)膠的重要原材料,它在任何(hé)行業(yè)都可以矽膠(jiāo)原料以及矽膠成品的形式取到不同的作用!

由(yóu)於環矽氧烷D3F矽氧原子形成的(de)配鍵,鍵能較大,一般條件下不可能發生均(jun1)裂。但因矽原子電負性小(Si:1.8),氧原子電負(fù)性大(O:3.5),使得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(yì)斷裂形成鏈(liàn)狀(zhuàng)聚(jù)合物
而根據催化劑酸堿性不同,環矽氧烷的開(kāi)環聚合機理不同(tóng),可分為陰離子開環聚合和陽離子開環聚合。
陰(yīn)離子聚合機理
陰離子催化開環的(de)聚合反應,就是在(zài)堿性(xìng)催化劑作用下,使環(huán)矽氧烷(wán)開環聚合(hé)生成線型聚矽氧(yǎng)烷的過程。
1.1特點
(1)矽原子電負性小,易受堿性催化劑攻擊;
(2)堿催化劑通常使用的濃度很低(0.001~1%),特別是製(zhì)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)堿催化劑產生的活性中心很少,對少量雜質都很敏感。酸性物質可破壞(huài)活性中心使反應終止,因此少量水、CO2等的存在也可與活性(xìng)中心配位而起抑(yì)製反應。特別(bié)是水(shuǐ),幹擾較大。所以在聚合前,應使原料和反應釜充分幹燥,聚(jù)合時還應不斷用真空將反應(yīng)生成的(de)水排出,分子量才能長大。
1.2聚合過程
陰離子開環聚合過程,主要由四個階段組成:
(1)鏈引發階(jiē)段,形成反應中心;

因為矽原子(zǐ)電負性小,堿催化劑中OH-陰離(lí)子與環矽氧烷的矽(guī)原子3d軌道配位,導致電子(zǐ)雲密(mì)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),生成鏈端含陰離子的線狀矽氧烷(wán)低聚體(tǐ)。
(2)鏈增長階段;

新的環矽氧烷繼續被鏈引發生成的含陰離子活性中心(xīn)吸引,通過引發開環形(xíng)成更長鏈的活性中心(xīn),從而不斷吸引更多的環矽氧烷而(ér)使鏈(liàn)不斷增長。

在(zài)陰離子催化劑作(zuò)用下,鏈增長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;

鏈狀活性中心與單官能團(tuán)物質發生反應,使鏈增長反應終止。如果在聚合反應過(guò)程未加入封端劑情(qíng)況下,所製備的產物(wù)為羥基(jī)封端線型聚矽氧(yǎng)烷
(4)鏈轉移形成新的活性點。
鏈狀活性中心在攻擊(jī)不同線型聚矽氧烷鏈上的Si-O鍵,會發生鏈的重排反應(yīng),即鏈轉移反應。因(yīn)此在陰離子催化劑(jì)引(yǐn)入到矽氧烷環體中後(hòu),每個分子都可(kě)參與(yǔ)增長、成環以(yǐ)及重排等一係(xì)列反應(yīng),直至反應達到平衡。
陽離子聚合機理
陽離子開環聚合反應就是環矽氧烷(wán)在酸性催化劑作用下的開環聚合反應。
2.1聚合特點
陽離子聚合的特點主要為反(fǎn)應溫和可控,適用於生成低(dī)分子量聚合物(wù)。
2.2聚合過程
陽離子(zǐ)聚合(hé)過程主要由四個階段組成:

(1)鏈引發階(jiē)段,形(xíng)成反應中心;

開環反應,將矽(guī)氧(yǎng)鍵打開,形成活性中心體。
由於氧原子電負性(xìng)大,一般(bān)認為,以酸催化劑催化環矽氧烷開(kāi)環聚合時,首先酸催化劑中(zhōng)的H+與氧原子的未共(gòng)享電子對配位,使Si-O鍵斷裂(開(kāi)環),生成鏈端含(hán)陽離子的線型矽氧(yǎng)烷活性中心。
(1)鏈增長階(jiē)段;

環矽氧烷被鏈引發生成的活(huó)性(xìng)中心吸引,通過引發新的開環(huán)形成更長鏈活性中心,從而(ér)不斷吸引更多的環矽氧烷而使鏈(liàn)不斷增(zēng)長。
(3)鏈終止階段;
活性中心與單官能基團物(wù)質發(fā)生反(fǎn)應,使鏈增長反(fǎn)應(yīng)終止。
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