甲基含氢硅油,通常简称为含氢硅油,是一种含有甲基或氢原子为R基团的有机硅化合物。

含氢硅油的合成工艺

产品牌号与合成原料

全氢型含氢硅油,即n值为零的化合物,在国内以产品牌号202和802等为代表。

其合成过程主要使用甲基D4、1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷作为基础原料,并添加六甲基二硅氧烷或1,1,3,3-四甲基二硅氧烷作为封端剂,在催化剂的作用下进行精确配比的平衡聚合反应。

催化剂的选择

与常规硅油合成相比,含氢硅油的合成必须采用酸性催化剂以防止硅-氢(Si-H)键的断裂,这是由于碱性催化剂可能导致Si-H键的断裂。在工业生产中,通常采用水解甲基二氯硅烷(CH3SiHCl2)的方法,该副产品水解后与D4和封端剂在酸性催化剂的作用下进行平衡聚合。

催化剂与反应条件

为了保持催化剂的活性并避免被硅氢化合物还原,工业上倾向于选择不易被还原的强酸催化剂,如浓硫酸。水解过程需在适宜的溶剂中进行,以防止产物凝胶化。常用的溶剂包括乙醇、丁醇和甲苯的混合物。

 

含氢硅油应用

合成关键中间体

含氢硅油,以其活性Si—H键,能够与含有碳-碳双键的化合物通过硅氢加成反应进行反应,这一特性使其成为合成改性硅油不可或缺的中间体。

交联成膜特性

该产品最显著的特点是其卓越的交联成膜能力。在金属盐类化合物的催化作用下,含氢硅油能在较低的温度(140~150℃)下进行交联反应,进而在材料表面形成一层均匀且稳定的防水膜。

广泛的防水应用

由于其出色的防水性能,含氢硅油被广泛用作多种基材的防水剂,包括但不限于织物、玻璃、陶瓷、纸张、皮革、金属、水泥和大理石等。这使得含氢硅油在工业和商业领域中具有多样化的应用潜力。

 

含氢硅油的交联反应机理

水引发反应

含氢硅油的交联反应通常由水引发,并在碱性环境中加速进行。反应的初始步骤是硅氢键(Si-H)的水解或氧化,转化为硅醇。

缩合形成硅氧烷

硅醇进一步参与缩合反应,形成稳定的硅氧烷键,从而完成交联过程。

催化作用下的温度降低

未经催化的条件下,硅氢键的交联通常需要200℃左右的温度。然而,在添加含铅、锆、锌、锡、钛等金属化合物作为催化剂时,反应温度可以显著降低至140~150℃。

高活性催化剂的应用

有机钛酸酯,如钛酸丁酯,因其高活性可进一步促进交联反应。但这类催化剂对水分敏感,因此一般限制在无水的有机溶剂环境中使用。

 

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