認(rèn)識氟矽橡膠製品較基礎原理的開環反應聚合機理(lǐ)
矽橡膠目前是我國各行業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(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,由於矽橡膠是一種新型活性材料,它主(zhǔ)要用多種分子鏈組合而成,不過究竟是(shì)由哪些分子鏈(liàn)進行聚合?今天我們就來剖析一下它的較原始基礎原理(lǐ)!

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(yǎng)烷——(三氟丙基甲(jiǎ)基環三矽(guī)氧烷(簡稱D3F))是含氟(fú)矽橡膠的重要原材料,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(zuò)用!

由於環矽氧烷D3F矽(guī)氧原子形成的配鍵,鍵能較大,一(yī)般條件下不可能發生(shēng)均裂。但因矽原子電負性(xìng)小(Si:1.8),氧原子電負性大(O:3.5),使得Si+O-成鍵是一極(jí)性(xìng)鍵,其在離(lí)子型介質,如酸、堿的催(cuī)化下極易斷裂(liè)形(xíng)成鏈狀聚合物
而根據催化劑酸堿性不同,環矽氧烷(wán)的開環聚合機理不(bú)同,可分為陰離(lí)子開環(huán)聚合和(hé)陽離子開環(huán)聚合。
陰離子聚合機理
陰離子催化開環的聚(jù)合反應,就是(shì)在堿性催化劑作用下,使(shǐ)環矽氧烷開環聚合生成(chéng)線型聚矽氧烷的過程。
1.1特點
(1)矽原子電負性小,易受堿(jiǎn)性催化(huà)劑(jì)攻擊;
(2)堿催化劑通常使用的(de)濃度很低(0.001~1%),特別是製備高分(fèn)子量的聚矽氧烷更需使用低濃度催化(huà)劑;
(3)開環(huán)反應速度極(jí)快,並迅速(sù)縮聚成高粘度聚合物,反應不易(yì)控製。
(4)因為堿催化劑產生的活性中(zhōng)心很少,對少量雜質都很敏感。酸性物質可(kě)破壞活性中心(xīn)使反應終止(zhǐ),因此(cǐ)少量水(shuǐ)、CO2等的存在也(yě)可與(yǔ)活性中心配位而起(qǐ)抑製反應。特別是(shì)水(shuǐ),幹(gàn)擾較大。所以在聚(jù)合前,應使原料和反應釜充分幹燥,聚合時還應不斷用真空(kōng)將反應生成的水排出,分子量才能(néng)長大。
1.2聚合過程
陰離子開環聚合過程(chéng),主要(yào)由四個階段組成:
(1)鏈引發(fā)階段,形成反應中心;

因為矽原子電負性小,堿(jiǎn)催化劑(jì)中OH-陰離子與環矽氧烷的矽原子3d軌(guǐ)道配位,導致電(diàn)子雲密度重新分(fèn)布,而在加熱的條(tiáo)件下可以引起(qǐ)Si-O鍵斷裂(開環),生(shēng)成鏈端含陰離子(zǐ)的線狀矽氧烷低聚體(tǐ)。
(2)鏈增(zēng)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(huán)形成更長鏈的活性中心,從而不斷吸引更多的(de)環矽氧烷而(ér)使鏈不斷增長。

在陰離子催化劑作用下,鏈增長(zhǎng)過程為可逆(nì)反應過程,整個過程都伴(bàn)隨有回咬反應的發(fā)生,並降解為較大的矽氧烷環體。
(3)鏈終止階段;

鏈狀活性(xìng)中心與單官能團物(wù)質發生反(fǎn)應,使鏈增長反應終止。如果在(zài)聚合反應過程未加入封端劑情況下,所製備的產物為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,會發生鏈的重(chóng)排反應,即鏈轉(zhuǎn)移反(fǎn)應。因此在陰離(lí)子催化(huà)劑引入到矽氧烷(wán)環體中後,每(měi)個分子(zǐ)都可參與(yǔ)增長、成環以及重排等一係列反應,直至反(fǎn)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(guī)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反應溫和可控,適(shì)用於生成低分子量聚合(hé)物。
2.2聚合過程
陽離子聚合過程(chéng)主要由四個階(jiē)段組成:

(1)鏈引發階段,形成反應中心;

開環反應,將矽氧(yǎng)鍵打開,形成活性中(zhōng)心體。
由於氧(yǎng)原(yuán)子(zǐ)電(diàn)負性(xìng)大,一般認為,以(yǐ)酸催化(huà)劑催化環矽氧烷開環聚合時,首先酸催化(huà)劑中的H+與氧原子的未共享電子對配位,使Si-O鍵(jiàn)斷裂(開環),生成鏈端含陽(yáng)離子的線型(xíng)矽氧烷(wán)活性(xìng)中心。
(1)鏈增長階段;

環矽氧烷被(bèi)鏈引發生(shēng)成的活性中心吸引(yǐn),通過引發新的開(kāi)環形成更長(zhǎng)鏈活性中心,從而不斷吸引更多的環(huán)矽氧烷而使鏈不(bú)斷增長。
(3)鏈(liàn)終(zhōng)止階段;
活性中心與單官能基團物質發生(shēng)反應,使鏈增長反應(yīng)終止。
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