1、有機(jī)硅的定義
凡是含Si—C鍵的化合物通稱為有機(jī)硅化合物,習(xí)慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機(jī)基與硅原子相連接的化合物也當(dāng)作有機(jī)硅化合物。其中,以硅氧鍵(—Si—0—Si—)為骨架組成的聚硅氧烷,是有機(jī)硅化合物中為數(shù)最多,研究最深、應(yīng)用最廣的一類,約占總用量的90%以上。
由于有機(jī)硅兼?zhèn)淞藷o機(jī)材料與有機(jī)材料的性能,因而具有耐高低溫、電氣絕緣、耐臭氧、耐輻射、難燃、憎水、耐服飾、無毒無味以及生理惰性等優(yōu)異特性,廣泛運(yùn)用于電子電氣、建筑、化工、紡織、輕工、醫(yī)療等各行業(yè),應(yīng)用有機(jī)硅的主要功能包括:密封、封裝、粘合、潤(rùn)滑、涂層、層壓、表面活性、脫膜、消泡、發(fā)泡、交聯(lián)、防水、防潮、惰性填充等。并且隨著有機(jī)硅數(shù)量和品種的持續(xù)增長(zhǎng),應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬,形成化工新材料界獨(dú)樹一幟的重要產(chǎn)品體系,許多品種是其他化學(xué)品無法替代而又必不可少的。
2、有機(jī)硅化學(xué)的發(fā)展歷程
①創(chuàng)始時(shí)期
1863年,法國科學(xué)家弗里得爾和克拉夫茨將四氯化硅和二乙基鋅在封管中加熱到160℃,合成了第一個(gè)含Si—C鍵的有機(jī)硅化合物——四乙基硅烷。此后,又合成了許多四乙基硅烷的衍生物。1863—1903年四十年間是有機(jī)硅化學(xué)的創(chuàng)始時(shí)期,習(xí)慣上稱為第一期。
②成長(zhǎng)時(shí)期
從1904—1937年這一階段,不但合成了許多有機(jī)硅簡(jiǎn)單化合物,而且也出現(xiàn)了環(huán)體和線形聚硅氧烷(以—Si—0—Si—鍵為骨架的材料)。在理論工作方面,已開始了不對(duì)稱硅原子化合物的合成,為有機(jī)硅光活性異構(gòu)物的研究創(chuàng)造了條件。這三十多年是有機(jī)硅化學(xué)的成長(zhǎng)時(shí)期,習(xí)慣上稱為第二期。
③發(fā)展時(shí)期
美國康寧(Corning)玻璃廠化學(xué)家海德、通用電器公司的帕特諾得和羅喬,認(rèn)識(shí)到有機(jī)硅高聚物很有應(yīng)用前途,他們對(duì)合成高聚物的原料——有機(jī)硅單體的合成方法進(jìn)行了積極改進(jìn)使其走上的工業(yè)化的道路。特別是羅喬于1941年發(fā)明了“直接合成法”合成甲基氯硅烷,使有機(jī)硅的生產(chǎn)掀起了一場(chǎng)大革命,為有機(jī)硅化合物的大規(guī)模生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)入四十年代,在一些主要國家進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的同時(shí),又發(fā)明了聚有機(jī)硅氧烷的平衡化反應(yīng),并建立了一整套近乎完善的工業(yè)化技術(shù)。各種性能優(yōu)異的硅油、硅橡膠、硅樹脂、偶聯(lián)劑相繼出現(xiàn),大大加快了有機(jī)硅的發(fā)展,1938—1965年這一發(fā)展時(shí)期習(xí)慣稱為第三期。
④繁榮時(shí)期
自1966年至今,人們除了把已有成果鞏固、發(fā)展、改進(jìn)、利用外,又轉(zhuǎn)向有機(jī)硅新領(lǐng)域進(jìn)軍,過去認(rèn)為不可能合成的化合物,現(xiàn)在有的也可以合成出來了。近期發(fā)展的最快的一支,是硅——金屬鍵化合物,特別是硅與過渡元素形成的化合物,更有理論意義和實(shí)用價(jià)值。各種發(fā)明如雨后春筍般涌現(xiàn),有機(jī)硅化學(xué)結(jié)出了豐碩的成果。因此從1966年以來,人們稱為繁榮的第四期。
3、有機(jī)硅工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r
科學(xué)發(fā)展促進(jìn)了生產(chǎn)建設(shè),生產(chǎn)部門反過來又對(duì)科研提出新要求。在工業(yè)上,特別在電器工業(yè)上需要耐熱材料,但一般有機(jī)高聚物遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求,人們?cè)缫阎烊还杷猁}含有—Si—0—Si—鍵,但又因?yàn)槭求w型的結(jié)構(gòu),性脆。因此想到只要把硅原子上引入有機(jī)基團(tuán),即有可能變成線形結(jié)構(gòu)或低度交聯(lián)的高聚物,從而形成柔韌(或彈性)的材料,其應(yīng)用范圍就變得廣泛了。從這個(gè)目的出發(fā),開始了有機(jī)聚硅氧烷的研究。康寧玻璃廠化學(xué)家海德首先把有機(jī)硅化學(xué)和高分子化學(xué)結(jié)合在一起,取得了有機(jī)硅高分子聚合反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn);之后,在他的指導(dǎo)下康寧玻璃廠生產(chǎn)了用于電絕緣玻璃布的有機(jī)硅樹脂、涂料和浸漬劑。在1938—1941年期間,海德與其合作者又研制出了許多聚有機(jī)硅氧烷產(chǎn)品。與此同時(shí),道化學(xué)(DowChemical)公司也開始了聚有機(jī)硅氧烷的生產(chǎn)研制,于1942年建立了二甲基硅油和甲基苯基硅樹脂中試裝置。
1943年道化學(xué)公司與康寧玻璃廠結(jié)合,成立了世界聞名的道康寧公司,并在當(dāng)年建成了合成聚有機(jī)硅氧烷的Midland工廠,不久就研制出了DC4點(diǎn)火密封材料,用于第二次世界大戰(zhàn)高空飛機(jī)上,后來該公司逐漸發(fā)展成為世界上最大的專業(yè)生產(chǎn)有機(jī)硅產(chǎn)品的廠家之一。
而近二十年來,有機(jī)硅的應(yīng)用技術(shù)可以說達(dá)到了燦爛輝煌的景況,例如室溫硫化硅橡膠和硅烷偶聯(lián)劑用途的全面開發(fā),生物和醫(yī)用有機(jī)硅高聚物接二連三地涌現(xiàn),新型高聚物層出不窮,現(xiàn)在,有機(jī)硅化合物還在繼續(xù)向更廣闊的領(lǐng)域伸展,許多過去認(rèn)為是不可能實(shí)現(xiàn)的事情,由于有機(jī)硅的作用,逐漸可以變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。