Slide Giới Thiệu Cao Su Silicon k57-ĐHBKHN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện Kỹ thuật hóa học TIỂU LUẬN HÓA HỌC POLYME SILICON ĐỀ TÀI: CAO SU SILICON Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Phạm Duy Linh Nhóm sinh viên thực hiện: Phạm Duy Đạt 20123003 Vũ Văn Hải 20123068 Đỗ Hữu Hào Lương Thị Bích Ngọc Nguyễn Thị Hòa 20123055 20123130 Đoàn Thanh Loan 20123265 20112169 Tổng quan cao su silicon Tính chất Tổng hợp cao su silicon Đóng rắn phụ gia Ứng dụng Lịch sử phát triển 1771 1823 Hợp chất silion đầu tiên: SiF Morrison: Silic kim loại 1900 Berzelius: Tạo silic VĐH 1896 Kipping: Tạo hợp chất R4-XSiClX 1930 Stock: Hợp chất Silicon hydrit Và chất có liên kết Si – Si Rochow: Tổng hợp metylclosilan >>Tiền đề tạo cao su silicon 1940 Định nghĩa phân loại Định nghĩa • Cao su silicon dạng elastome silicon • Về chất hóa học hợp chất cao phân tử Si,C,H O • CTTQ: Định nghĩa phân loại Phân loại MQ PMQ/PVMQ Cao su silicon VMQ FMQ/FVMQ Định nghĩa phân loại MQ – metylsilicon: Là loại cao su silicon có cấu trúc đơn giản Gồm mắt xích lặp lại gồm nhóm CH3 liên kết với Si mạch Định nghĩa phân loại VMQ – Vinyl methyl silicon: • Thay số nhóm metyl MQ nhóm vinyl • Giảm biến dạng nén cải thiện tính chất lưu hóa Định nghĩa phân loại PMQ/PVMQ: phenyl vinyl silicon Thay – 10% nhóm metyl MQ phenyl Biến tính lúc cao su silicon với nhóm phenyl Định nghĩa phân loại FMQ/FVMQ (Fluoroankeyl methyl silicon) Thêm nhóm Fluoroankeyl thay cho nhóm methyl nguyên tử Si Cải thiện tính kháng dung môi Tổng quan cao su silicon Tính chất Tổng hợp cao su silicon Đóng rắn phụ gia Ứng dụng 10 ĐÓNG RẮN HYDROSILYLAT - Xảy phản ứng phụ: + Phản ứng phân ly đầu mạch chứa nhóm hydrit silicon hydrit tạo polyme silicon hợp chất silan dạng + Phản ứng thủy phân silicon hydrit tạo hợp chất silanol, hợp chất silanol tham gia ngưng tụ với silicon hydrit để tạo thành cao su silicon với mật độ khâu mạng cao + Phản ứng trao đổi vinylsiloxan - hydrit sử dụng xúc tác hoạt tính thấp phản ứng đồng phân hóa olefin chuyển nhóm vinyl đầu mạch vào mạch polyme silicon 46 PHỤ GIA TRONG TỔNG HỢP Chất xúc tác - Tăng tốc độ phản ứng - Một số chất xúc tác thường dùng : + Xúc tác dạng phức kim loại chuyển tiếp + axit, bazo, muối nhôm cacboxylat… Chất ức chế  Giảm hoạt tính chất xúc tác  Tăng thời gian lưu cho sản phẩm khuôn giúp gia công thuận lợi  Các chất ức chế xúc tác thông dụng: Các hợp chất hữu không no Muối axetylen dicacboxy Rượu axetylenic Các muối fumarat maleat 47 PHỤ GIA TRONG TỔNG HỢP Chất trợ gia công  Giúp trình gia công dễ dàng  Nâng cao tính ổn định trình  Chất trợ gia công thường sử dụng dầu silicon như: diphenylsilandiol hay dimetylpinacoyloxysilan Chất ổn định  Chủ yếu sử dụng cho ứng dụng đặc biệt như: tối ưu hóa khả chịu nhiệt môi trường  Một số chất ổn định thường sử dụng: phức kim loại, muối kim loại axit vô 48 PHỤ GIA Chất độn  Mục đích sử dụng  Giảm giá thành  Tăng độ bền nhiệt  Tạo màu sắc  Tăng tính dẫn điện  Phân loại › Chất độn trơ › Chất đôn gia cường 49 PHỤ GIA Chất độn trơ • Mục đích sử dụng: Giảm giá thành, tăng bền nhiệt • Bột màu oxit: Tăng độ bền nhiệt khả chống oxy hóa môi trường nhiệt độ cao có tính oxy hóa • Than đen: Tăng tính dẫn điện tạo màu • Bột CaCO3, đất sét, muối silicat aluminat, loại oxit titan, oxit nhôm, oxit kẽm 50 PHỤ GIA Chất độn gia cường  Mục đích sử dụng: Tăng cường tính chất - lý cho sản phẩm  Chất độn gia cường thông dụng silica: Silica khói, Silica kết tủa, Gel silica dehydrat hóa, Silica tự nhiên nghiền mịn tinh Silica gây đóng rắn sớm • Xử lý bề mặt silica nhằm giảm hoạt tính silanol bề mặt: Cho tiếp xúc với nóng hợp chất clorosilan, oligome siloxan mạch vòng hexametyldisilazan 51 ỨNG DỤNG Cao su silicon ứng dụng nhiều lĩnh vực như: - Phụ kiện cáp - Công nghiệp điện tử - Công nghiệp xe - Thiết bị y tế - Công nghệ đúc - Vật liệu gia đình 52 ỨNG DỤNG * Công nghiệp điện tử Bảo vệ mạch Bọc phím 53 ỨNG DỤNG Tai nghe Bọc bảo vệ 54 ỨNG DỤNG * Phụ kiện cáp Đầu nối cáp Bọc đầu cáp Trụ cách điện 55 ỨNG DỤNG * Công nghệ xe Lốp xe lực cản thấp Túi khí 56 ỨNG DỤNG * Thiết bị y tế Thảm y tế Tai giả 57 ỨNG DỤNG * Công nghệ đúc Khuôn chép Khuôn sản xuất hàng loạt Khuôn sử dụng keo xúc tiên 58 ỨNG DỤNG * Vật liệu gia đình 59 ỨNG DỤNG * Ứng dụng khác Núm vú cho trẻ sơ sinh Ống chịu nhiệt 60 [...]... HỢP CAO SU SILICON Giai đoạn 1: Tổng hợp diclodimetysilan Phương pháp trực tiếp: Rochow 250 - 300oC 1 - 5 bar 28 TỔNG HỢP CAO SU SILICON Lò phản ứng Rochow - Muller 29 TỔNG HỢP CAO SU SILICON Sản phẩm thu được bằng phương pháp Rochow 30 TỔNG HỢP CAO SU SILICON - Phương pháp gián tiếp Sử dụng tác nhân Grignard Ưu điểm: Cho sản phẩm tinh khiết Nhược: Phải dùng dung môi phân cực để phản ứng 31 TỔNG HỢP CAO. .. hơi nước ở áp su t thường  Ảnh hưởng của hơi nước tăng nhanh theo áp su t  Có thể bị phá hủy dưới tác dụng của hơi nước ở nhiệt độ cao và áp su t cao 25 Tính chất Tuy nhiên, cao su silicon vẫn tồn tại một số nhược điểm:  Cơ tính tương đối kém  Tính kháng mài mòn, độ bền kéo, bền xé tương đối thấp  Có khả năng hấp thụ xung tương đối kém nên ít làm vật liệu chống rung 26 TỔNG HỢP CAO SU SILICON Giới... điện áp cao 19 Tính chất Khi được bổ sung chất độn than đen, cao su silicon lại có khả năng dẫn điện rất tốt 20 Tính chất 4 Khả năng chống cháy  Không dễ bắt cháy khi để gần ngọn lửa  Khi cháy, lớp cao su bề mặt cháy tạo thành lớp tro, ngăn cản quá trình cháy 21 Tính chất 5 Tính dẫn nhiệt  Hệ số dẫn nhiệt của cao su silicon có giá trị khoảng 0,2 W/mΩ.K  Khi dùng chất độn vô cơ đặc biệt cao thì... Liên kết siloxan –Si–O–Si– có độ ổn định cao, năng lượng liên kết khoảng 433 kJ/mol so với 355 kJ/mol của liên kết –C–C Có xu hướng tạo thành cấu trúc xoắn cuộn Có nhiều nhóm CH3 không phân cực 12 Tính chất 1 Khả năng chịu nhiệt - Nhiệt độ cao • Có liên kết Si – O nên kháng nhiệt tốt Cao su silicon rất thích hợp dùng ở nhiệt độ cao 13 Tính chất Độ bền xé của cao su silicon theo nhiệt độ 14 Tính chất Nhiệt... tính ăn mòn cao 32 TỔNG HỢP CAO SU SILICON Giai đoạn 3: Trùng hợp polydimetylsiloxan - Đối với oligome mạch thẳng Tăng tính ổn định cho sản phẩm: 33 TỔNG HỢP CAO SU SILICON Xúc tác - Hợp chất photphonitrilic clorit như (Cl3PN(PCl2N)nPCl3)PCl6 - Hợp chất clorophotphazen chứa oxy như Cl3PN(PCl2N)nP(OH)Cl2 - Các dung dịch axit hay bazơ mạnh - Các hợp chất amin 34 TỔNG HỢP CAO SU SILICON Cơ chế trùng hợp... tiết rất tốt  Khí Ozon làm suy giảm nghiêm trọng tính chất của các loại cao su nhưng hầu như Không gây bất cứ ảnh hưởng nào đến cao su silicon  Tính chất cơ lý gần như không thay đổi khi tiếp xúc môi trường trong thời gian dài 23 Tính chất 7 Tính thấm khí và chịu nước Tính thẩm khí tốt và có tính chọn lọc cao 24 Tính chất Khả năng chịu nước  Rất ít hấp thụ và không bị suy giảm tính chất bởi tác dụng... Khả năng chịu nhiệt ở nhiệt độ thấp rất tốt  cao su silicon điểm hóa giòn có thể thấp tới - 90oC  Phụ thuộc vào cấu trúc: - MQ, VMQ: –50oC - PMQ, PVMQ: –90oC 15 Tính chất 2 Khả năng chịu dầu, dung môi và các hóa chất Mối quan hệ giữa độ trương của cao su và độ hòa tan của dung môi 16 Tính chất  Trên 100oC: Khả năng chịu dầu vượt trội so với các loại cao su hữu cơ  Bị trương nở trong dung môi không... CAO SU SILICON Giai đoạn 2: Thủy phân diclodimetyl silan • Tỉ lệ sản phẩm và chiều dài mạch được kiểm soát bởi điều kiện thủy phân như : - Tỉ lệ giữa monome và nước - Nhiệt độ phản ứng - Thời gian phản ứng - Các loại dung môi sử dụng • Ưu: Phản ứng dễ dàng xảy ra • Nhược: - Tạo ra khoảng 35-50% sản phẩm oligome siloxan dạng vòng, chủ yếu là vòng 4, 5 cạnh - Tạo ra sản phẩm phụ là HCl có tính ăn mòn cao. .. (Cl3PN(PCl2N)nPCl3)PCl6 - Hợp chất clorophotphazen chứa oxy như Cl3PN(PCl2N)nP(OH)Cl2 - Các dung dịch axit hay bazơ mạnh - Các hợp chất amin 34 TỔNG HỢP CAO SU SILICON Cơ chế trùng hợp xúc tác axit 35 TỔNG HỢP CAO SU SILICON Cơ chế trùng hợp xúc tác bazo 36