Slide Thuyết Trình Nhựa Silicone ĐHBKHN

- Đầu thế kỷ 20: Kipping tổng hợp thành công các hợp chất organoclosilan sử dụng tác nhân Grignard.. Mặt khác nhóm R là metyl hay phenyl làm cho polime silicon khó tương thích với các nh

NHỰA SILICON

GVHD: TS NGUYỄN PHẠM DUY LINH

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN :

- Đầu thế kỷ 20: Kipping tổng hợp thành công các hợp chất organoclosilan sử dụng tác nhân

Grignard

- 1930: Stock tổng hợp thành công silicon hydrit và các hợp chất có liên kết Si–Si

- 1939: Corning Glass đưa ra những sản phẩm thương mại đầu tiên ứng dụng các hợp chất

organosiloxan.

diclodimetylsilan, hay còn gọi là quy trình Rochow.

- Những năm 1940: Nhu cầu vật liệu organosiloxan tăng mạnh

do sự leo thang của Thế Chiến II.

- Năm 1950 cho đến nay đánh dấu sự phát triển rất nhanh của polyme silicon khi các nhà máy bắt đầu sản xuất những vật liệu silicon ứng dụng trong nhiều trong cuộc sống và trong khoa học.

- Si (1,8) có độ âm điện thấp hơn so với C (2,5) và Oxi (3,44) dẫn đến liên kết Si-O phân cực lớn Liên kết Si-O có khoảng 50% ion điện âm.

- Polyme silicon là rất linh hoạt do góc liên kết lớn và độ dài liên kết khi so sánh với những polyme cơ bản như PE

Ví dụ, một đơn vị C-C có một chiều dài liên kết là 1,54 Å và một góc liên kết của 112˚, trong khi các đơn vị mạch siloxan Si-O có chiều dài liên kết 1,63 Å và một góc liên kết 130˚.

- Năng lượng liên kết lớn 452 kJ/mol Liên kết Si-C có năng lượng liên kết 318 kJ/mol thấp hơn liên kết C-C (347,7

kJ/mol tức là khả năng quay của metyl tiến gần đến quay tự do Mặt khác nhóm R là metyl hay phenyl làm cho polime silicon khó tương thích với các nhựa khác.

 Tương tác giữa các phân tử polime silicon cũng rất thấp điều này làm cho polime silicon có tính chất

cơ học thấp hơn so với polime hữu cơ

 Mặc dù mạch chính phân cực, nhưng có thể sánh với parafin, với sức căng bề mặt thấp

: Mắt xích M

: Mắt xích Q

1. Định nghĩa:

.Nhựa silicon là loại vật liệu silicon được hình thành bởi các oligosiloxan có nhánh với công thức tổng

quát là RnSiXmOy, R là nhóm thế hữu cơ , thường là metyl (Me) hoặc phenyl (Ph), X là nhóm chức như , OH,

Cl, OR Những nhóm này sau đó được ngưng tụ lại tạo ra các cấu trúc mạng lưới.

9

Các loại nhựa silicone phong phú nhất được xây bằng D và các đơn vị T (DT nhựa) hoặc từ M và Q

đơn vị (nhựa MQ), tuy nhiên nhiều kết hợp khác (MDT, MTQ, QĐT) cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp

•"M" là viết tắt của Me 3 SiO,

•"D" để nhớ 2 SiO 2

•"T" cho MeSiO 3 và

•"Q" cho SiO 4

khoảng 1000-10,000 rất hữu ích trong chất kết dính, cao su silicone, chất phủ và các chất

phụ gia

Nhựa Silicone được chuẩn bị bằng thủy phân ngưng tụ của silicon khác nhau Kiểm soát cấu

trúc của sản phẩm là rất khó khăn

1 PHẢN ỨNG THUỶ PHÂN

2 PHẢN ỨNG TRÙNG HỢP XÚC TÁC

3 PHẢN ỨNG TRÙNG NGƯNG

R2SiCl2 + H2O + HCl

*Giai đoạn 1

*Giai đoạn 2:

Trường hợp thiếu nước

R2Si ClOH

R2Si Cl

R2Si O SiR2

O O

R Si

O

R R

Si Si R

R

O R R

OH

Si OOH

OH

OH

OHR

Si OOH

OHR

+

+

+H2O

+H2O

Sản phẩm có thể ngưng tụ nội phân tử để tạo ra polyorganohydroxy siloxan mạch vòng

Hoặc ngưng tụ ngoại phân tử để tạo ra polyorganohydroxy siloxan dạng bậc thang

Với một tỷ lệ thích hợp monome một nhóm chức và hai nhóm chức ở điều kiện phản ứng thuận lợi, phản ứng

đồng thủy phân sẽ xảy ra theo sơ đồ:

Một lĩnh vực ứng dụng quan trọng của của phản ứng đồng thủy phân là tổng hợp polyorganosiloxan mạch nhánh

và mạng không gian.

Quá trình chuyển hóa organoxyclosiloxan thành polyme mạch thẳng và mạch nhánh có thể biểu diễn

Trùng hợp hexametyl xyclotri siloxan thành polyme mạch thẳng

*Cơ chế của phản ứng trùng hợp mạch vòng khi có mặt xúc tác axit Giai đoạn khởi đầu:

Các giai đoạn tiếp theo: các hợp chất mạch vòng tương tác với trung tâm hoạt động tạo dime, trime

Giai đoạn đầu: tác nhân ái nhân tạo phức với nguyên tử silic trong mạch vòng

Giai đoạn 2: xảy ra sự tương tác các hợp chất vòng với trung tâm hoạt động

có xúc tác axit và đặc biệt là axit aproton.

Dimetyl diclosilan ngưng tụ vơi dimetyletoxyclo – silan theo từng bậc theo sơ đồ:

+ Khi có mặt xúc tác AlCl3 phản ứng xảy ra ở 120 – 160 oC:

+ Khi ngưng tụ metylphenyl diclosilan với dimetyl dietoxysilan sẽ tạo thành oligome với nhóm chức etoxy ở cuối mạch

23

Khi có mặt xúc tác FeCl3 sẽ xảy ra phản ứng trùng ngưng theo sơ đồ sau

1.3 tetrametyldihydro – disiloxan α, w divinyl dimetyl siloxan

Divinyl hexa metylxyclo tetrasiloxan α, w divinyl dimetyl siloxan

TỔNG HỢP POLYME DẠNG BẬC THANG

A – Mạch vòng vô cơ

B – Mạch vòng vô cơ xen lẫn hữu cơ

đàn hồi, nhựa silicone thường không chứa chất độn silica Giống như chất dẻo hữu cơ, chúng có thể

được pha trộn với các chất hoá dẻo, chất độn, và sắc tố

a Khả năng chịu nhiệt

Có khả năng chịu được nhiệt độ lên đến 250 ° C Loại đặc biệt vượt quá này và tăng cao như

371-482 ° C

Cơ chế chống cháy của blend PC-Silicon Từ đó ta biết được cơ chế chống cháy của

silicon

 Cấu trúc mạng không gian.

 Do nhóm -R có tính phân cực yếukỵ nước

nhựa silicon không thấm nước và đề kháng với các sản phẩm xăng dầu và axit là tốt

Đặc điểm chung của hầu hết các loại nhựa sil-icone là sự ổn định vượt trội nhiệt, không thấm nước, trơ chung, và đặc tính cách điện.

Trong ngành công nghiệp sơn

Trong composite

Trong keo dán

Trong ngành y tế

Các ứng dụng khác

 Sơn bền nhiệt:

Với tính chất chịu nhiệt tốt, nhựa silicon là lớp liên kết đầu tiên trong bất kì dụng cụ chịu nhiệt

nào Nhựa silicon có thể tồn tại ở nhiệt độ 3500c, và kết hợp hợp với bột độn và bột màu, nó có

thể chịu được nhiệt độ lên tới 6500c

http://www.wacker.com/cms/en/products/product_groups/silicone_resins.jsp

Lò nướng bánh

 Với khả năng chống oxy hóa, chống tia UV và

chịu thời tiết sơn chựa thành phần nhựa silicon

được sử dụng trong xây dựng

 Nhựa silicon có khả năng chống thấm rất tốt nên thường

có trong thành phần của sơn chống thấm cho các vật liệu xây

dựng hoặc các thiết bị yêu cầu chống thấm nước

Ứng dụng điển hình là

sơn phủ lên gỗ chống

thấm tăng tuổi thọ cho

gỗ

để tổng hợp bông gốm (ceramic foams) với khả năng cách nhiệt cao từ 12600C công

dụng đặc biệt cho các lò nung, lò luyện thép…

Với keo dán silicon có khả năng ổn nhiệt tốt , khả năng chống ẩm và chịu thời tiết tốt , bám dính và thích hợp tạo liên kết nhanh,

Sản xuất các loại ống silicon phục vụ cho ngành ý tế: sử dụng trong các bệnh viện, công ty dươc, các thiết bị phẫu thuật…

Ống truyền dịch

Ứng dụng trong đèn led

Nhựa silicon được sử dụng trong đèn

led như một chất bán dẫn với ưu điểm

là độ bền nhiệt rất tốt.

các bạn đã chú ý lắng nghe!