認識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(ye) 市場不可缺失的一種合成材料,它可在任何行業(ye) 領域中運用形成的矽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(yu) 矽橡膠是一種新型活性材料,它主要用多種分子鏈組合而成,不過究竟是由哪些分子鏈進行聚合?今天我們(men) 就來剖析一下它的較原始基礎原理!
環矽氧烷是有機矽現代工業(ye) 中的重要原材料,同樣,環矽氧烷——(三氟丙基甲基環三矽氧烷(簡稱D3F))是含氟矽橡膠的重要原材料,它在任何行業(ye) 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(yu) 環矽氧烷D3F矽氧原子形成的配鍵,鍵能較大,一般條件下不可能發生均裂。但因矽原子電負性小(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,環矽氧烷的開環聚合機理不同,可分為(wei) 陰離子開環聚合和陽離子開環聚合。
陰離子聚合機理
陰離子催化開環的聚合反應,就是在堿性催化劑作用下,使環矽氧烷開環聚合生成線型聚矽氧烷的過程。
1.1特點
(1)矽原子電負性小,易受堿性催化劑攻擊;
(2)堿催化劑通常使用的濃度很低(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(wei) 堿催化劑產(chan) 生的活性中心很少,對少量雜質都很敏感。酸性物質可破壞活性中心使反應終止,因此少量水、CO2等的存在也可與(yu) 活性中心配位而起抑製反應。特別是水,幹擾較大。所以在聚合前,應使原料和反應釜充分幹燥,聚合時還應不斷用真空將反應生成的水排出,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(ge) 階段組成:
(1)鏈引發階段,形成反應中心;
因為(wei) 矽原子電負性小,堿催化劑中OH-陰離子與(yu) 環矽氧烷的矽原子3d軌道配位,導致電子雲(yun) 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),生成鏈端含陰離子的線狀矽氧烷低聚體(ti) 。
(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吸引,通過引發開環形成更長鏈的活性中心,從(cong) 而不斷吸引更多的環矽氧烷而使鏈不斷增長。
在陰離子催化劑作用下,鏈增長過程為(wei) 可逆反應過程,整個(ge) 過程都伴隨有回咬反應的發生,並降解為(wei) 較大的矽氧烷環體(ti) 。
(3)鏈終止階段;
鏈狀活性中心與(yu) 單官能團物質發生反應,使鏈增長反應終止。如果在聚合反應過程未加入封端劑情況下,所製備的產(chan) 物為(wei) 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同線型聚矽氧烷鏈上的Si-O鍵,會(hui) 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矽氧烷環體(ti) 中後,每個(ge) 分子都可參與(yu) 增長、成環以及重排等一係列反應,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(wei) 反應溫和可控,適用於(yu) 生成低分子量聚合物。
2.2聚合過程
陽離子聚合過程主要由四個(ge) 階段組成:
(1)鏈引發階段,形成反應中心;
開環反應,將矽氧鍵打開,形成活性中心體(ti) 。
由於(yu) 氧原子電負性大,一般認為(wei) ,以酸催化劑催化環矽氧烷開環聚合時,首先酸催化劑中的H+與(yu) 氧原子的未共享電子對配位,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。
(1)鏈增長階段;
環矽氧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(cong) 而不斷吸引更多的環矽氧烷而使鏈不斷增長。
(3)鏈終止階段;
活性中心與(yu) 單官能基團物質發生反應,使鏈增長反應終止。
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