認識氟矽橡膠製品較基礎原理的開環反應聚合機(jī)理
發(fā)表時間:2018-10-11
矽橡膠目前是我國各行業市場不可缺(quē)失的一種合成材料,它可在任何行(háng)業領域中運(yùn)用形成的矽(guī)橡膠製品具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(yī)種新型活性(xìng)材料,它(tā)主要用多種分子鏈組合而(ér)成,不過究竟是由哪些分子鏈進行聚合?今天我們就來剖析(xī)一下它的較原始基礎原理!

環矽氧烷是有機矽現代工業中的重要原材料,同(tóng)樣,環矽(guī)氧烷——(三氟丙基甲基環三矽氧烷(簡稱D3F))是含氟矽(guī)橡膠的重要原材料,它在任何行業都可以矽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矽氧原子(zǐ)形成的配鍵,鍵能較大,一般(bān)條件(jiàn)下不可能發生均裂。但因(yīn)矽原子電負性小(Si:1.8),氧原子電負性大(O:3.5),使得Si+O-成鍵(jiàn)是一極(jí)性鍵,其在離子型介質,如酸、堿的催化下(xià)極(jí)易斷裂形成鏈狀聚(jù)合物
而根據(jù)催化劑酸堿性不同,環矽(guī)氧烷的開環(huán)聚合機理不(bú)同,可分為陰離子(zǐ)開環聚合和陽離(lí)子開環聚合。
陰離子聚合機理
陰離子催化開環的(de)聚合反應,就是在堿性催化劑作用下,使環矽氧烷開環(huán)聚合(hé)生成線型聚(jù)矽氧烷的過程。
1.1特點
(1)矽原子電負性小,易受堿性催化劑攻擊;
(2)堿催(cuī)化劑通常使(shǐ)用的濃度很低(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(huán)反(fǎn)應速度極快,並迅(xùn)速縮聚(jù)成高粘度聚合物,反應不易控(kòng)製。
(4)因為堿催(cuī)化劑產生(shēng)的活性(xìng)中心很少,對(duì)少量雜質(zhì)都很敏感。酸性物質可破壞活性(xìng)中心使反應終止,因此少量水、CO2等的存在也(yě)可與活性中心(xīn)配(pèi)位而起(qǐ)抑製反應。特別(bié)是水(shuǐ),幹擾較大。所以在(zài)聚合前,應使原料和反應釜充分幹燥,聚合時還應不(bú)斷(duàn)用(yòng)真空將反應生成的水(shuǐ)排出,分子量才能長大。
1.2聚合過程
陰離子開環(huán)聚合過程,主要由四(sì)個(gè)階段(duàn)組成:
(1)鏈引發階段,形成反(fǎn)應中(zhōng)心;

因為矽原子電負性小,堿催(cuī)化劑中OH-陰離子與環矽氧(yǎng)烷的矽(guī)原子3d軌(guǐ)道配位,導致電子雲密度重新分(fèn)布,而在加熱的條件下可以引起Si-O鍵斷裂(開環),生成鏈端含陰離子的線狀矽氧烷低聚體。
(2)鏈增長階段;

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

在陰(yīn)離子催化劑作用下,鏈增長過程為可逆反應過程,整個過程(chéng)都(dōu)伴隨有回咬反應的(de)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)與單官能團(tuán)物質發生反應,使鏈增(zēng)長反應終止。如果(guǒ)在聚合反應過程未加入封端劑情況下,所製備的產(chǎn)物為(wéi)羥基封端線(xiàn)型聚矽氧烷
(4)鏈轉移(yí)形成新的活性點。
鏈狀活(huó)性中心(xīn)在攻擊不同線型聚矽氧烷鏈上的Si-O鍵,會發生鏈的重排(pái)反應,即鏈轉移反應(yīng)。因此在陰離子催化劑引入到矽氧烷環體中後,每(měi)個分(fèn)子都可參與增長、成(chéng)環以及重(chóng)排等(děng)一係列反應(yīng),直(zhí)至反應達到平衡。
陽(yáng)離子聚合機理
陽離子開環聚合反應就是環矽(guī)氧烷在酸(suān)性催化劑作用下(xià)的開環聚合反應(yīng)。
2.1聚合特點
陽離子聚合的特點主要為反應溫和(hé)可控,適用於生成(chéng)低分子量聚(jù)合物。
2.2聚合過程
陽離(lí)子聚合過程主要由四個階段組成:

(1)鏈引發階(jiē)段,形成反應(yīng)中心;

開環反(fǎn)應,將矽氧鍵打開,形成活性中心體。
由於(yú)氧原子電負性大,一般認為,以酸催(cuī)化劑催化環矽(guī)氧烷開環聚合時,首先酸催化劑中的H+與氧原子的未共享電(diàn)子對配位(wèi),使Si-O鍵斷裂(開環),生成鏈端含陽離子的線型矽氧烷活性中心(xīn)。
(1)鏈增長階段;

環矽氧烷被鏈引發生成的活性(xìng)中心吸引,通(tōng)過引(yǐn)發新的開環形成更長鏈活性中心,從(cóng)而不斷吸引更多的環矽氧(yǎng)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質發生反應,使鏈增長反應終止。
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