有 机 硅 化 学
合集下载
有机硅化合物的发展趋势
有机硅化合物的发展趋势
有机硅化合物的发展趋势主要包括以下方面：
1. 新的有机硅化合物的合成方法：随着有机合成化学的不断发展，越来越多的新型有机硅化合物在实验室里被成功合成出来。
未来，人们将继续探索新的有机硅化合物的合成方法，从而扩大有机硅化合物的种类和应用领域。
2. 有机硅化合物的应用领域：由于有机硅化合物具有优良的化学和物理性质，如高温稳定性、耐磨性、电气绝缘性等，因此在电子、汽车、建筑、医药等领域都有广泛的应用。
未来，有机硅化合物的应用领域将不断扩展和深化。
3. 环保和可持续发展要求：有机硅化合物的应用对环境有一定的影响，未来有机硅化合物的发展将更加注重环境保护和可持续发展方面的要求。
例如，绿色合成方法、可再生资源的利用等将成为有机硅化合物发展的新方向。
4. 有机硅化合物的纳米化和功能化：随着纳米技术的快速发展，人们将更加关注有机硅化合物的纳米化和功能化。
例如，利用有机硅化合物制备纳米材料、开发纳米传感器等将成为未来有机硅化合物的新方向。
有机硅简介
5. 有机硅化学及产业建立功勋的化学家
美国：海德（J.F.Hyde） 帕洛德（W.J.Patnode） 罗乔（E.G.Rochow） 苏联：多尔高夫（Б.Н.ДОЛГОВ） 安德里阿洛夫（K.A.AHДРИаНОВ） 法国：米勒（R.Miiller）
7. 1938年—1970有机硅产业化发展
①美国：道康宁公司（Dow-Corning,DC）1943年， 通用电气公司（General,Electric,GE）1947年 联合碳公司（Union Cabide,UC）1956年 ②德国：瓦卡公司（Wacker）1951年 戈特斯高特公司（Goldschidt） ③日本：信越化学公司、东京芝浦电气（1953年成立，后与GE合并） 东丽有机硅公司（1966年，后并入DC） ④法国：罗纳—普朗克公司（Rhone-Poulene） 米德兰公司（Midland），现转入DC公司 ⑤英国：ICI帝国化学工业公司（现转入R-P） ⑥苏联：坦可夫斯基有机硅厂 西伯利亚有机硅厂 ⑦中国：北京化工二厂 吉化公司 上海树脂厂等 ⑧印度、罗马尼亚、捷克等
2018-3-6
-HCl Ph2Si(OH)2 (Ph2SiO)3
11
School of Materials Science & Engineering, SDU
3：发展期——（1938-1965年）美国康宁玻璃厂化学家 通用电器公司的帕特诺得和罗乔，将有机硅单体的合成方法进行 了改进使其走上了工业的化的道路。尤其是罗乔于1941年发明了 “直接合成法“合成甲基碌硅烷，为有机硅化合物的大规模生产 奠定了基础。进入四十年代，在一些主要国家进行工业化生产的 同时，又发明了聚有机硅碌烷的平衡化反映。并建立了一套近乎 完善的工业化技术。各种性能优异的硅油，硅橡胶，硅树脂，偶 联剂相继出现，大大加快了有机硅的发展。
学习课件(有机硅)
05
有机硅的未来发展与挑战
有机硅的发展趋势
01
02
03
环保化
随着环保意识的提高，有 机硅行业将更加注重环保 生产，减少对环境的污染。
高性能化
有机硅材料不断向高性能 化发展，提高其耐温、耐 腐蚀、抗氧化等性能。
多元化
有机硅产品种类不断增多， 应用领域不断拓展，以满 足不同行业的需求。
有机硅面临的挑战与问题
有机硅在汽车制造领域的应用
总结词
提高汽车性能
详细描述
总结词
有机硅在汽车制造中主要用于 生产高性能的密封件、减震件 和涂层。这些产品可以提高汽 车的舒适性、稳定性和耐久性 ，并增强汽车的外观效果。
轻量化材料
详细描述
有机硅材料相对较轻，可以替 代部分金属材料，降低汽车的 整体重量。轻量化设计是汽车 节能减排的重要手段之一，有 利于提高汽车的燃油经济性和 排放性能。
学习课件(有机硅)
• 有机硅简介 • 有机硅的种类与合成 • 有机硅材料的性能与改性 • 有机硅在各领域的应用 • 有机硅的未来发展与挑战
01
有机硅简介
有机硅的定义
有机硅
是指含有硅元素的有机化合物， 也称为硅基有机化合物。
定义解释
有机硅由碳和硅两种元素组成， 其分子结构中碳-硅键的键能高， 使其具有独特的物理和化学性质 。
19世纪
有机硅化合物的研究开始起步。
20世纪40年代
出现商业化的有机硅产品，如 硅橡胶和硅树脂。
21世纪
有机硅材料在各领域的应用更 加广泛，成为现代工业和科技 发展的重要支撑材料之一。
02
有机硅的种类与合成
有机硅单体的合成
01
02
03
有机硅化学反应PPT课件
组分名称
分子式
沸点(kpa)/℃ 质量分数(%)
甲基三氯硅烷
CH3SiCl3
66.4
三甲基氯硅烷 (CH3)3SiCl
57.9
5~15 3~5
甲基二氯硅烷 CH3SiHCl2
41.8
3~5
二甲基氯硅烷 (CH3)2SiHCl
35.0
~1
四甲基硅烷
(CH3)4Si
26.2
<1
四氯化硅
SiCl4
57.6
l339
Si-Br
309
C-Br
284
Si-I
234
C-I
213
21
1.硅键类型以及特性
硅键的离子化特征及键能
键型 Si-C Si-O Si-Cl Si-N Si-H
离子化 12% 50 % 30 % 30 % 2%
离子化键能（KJ/mol-1） 932
1014.2 796.2
1045
硅与非金属元素的原子形成共价键，而这些共价键具有一 定的离子化特征。讨论硅键活性时，要考虑反应机理以及两种 键能的大小。
二甲基二氯硅烷的分子式：
(CH3)2SiCl2 (或Me2SiCl2) 分子量：129.06 沸点：70.2℃
熔点：-76℃
d420： 1.0637 nD20： 1.4055 毒性： LC50. 930ppm/4H
闪点：-10℃
【火灾危险】易燃.遇水或水蒸汽迅速分解发热,产生有毒的腐蚀性烟雾.遇明
火易燃.遇强氧化剂有燃烧的危险.
7
生命硅直饮机
生命硅美肤机
生命硅美颜液
生命硅外用液
硅与人类历史的发展 石器时代 封建时代
8
第二章 有机硅化合物的基本性质
实用文档
酸 PhCOOH
两种羧酸的电离常数
水中（在25℃）的电 60%（wt）乙醇-水中（25℃）
离常数Ka×104
的电离常数Ka×106
0.63
1.05
p-Me3SiC6H4COOH
0.54
1.11
实用文档
四、硅成键的类型和特征
（一）Si-O键
它是形成有机硅高聚物最基本、最主要的键。 1、特点： (1) Si-O键的键能很高。热稳定性好 (2) 键长、键角很大。分子柔顺。分子间作用力小，表面张力小. 2、Si-O-Si键的制备方法： （1）水解法。通过卤硅烷水解来制备。 （2）非水解法。通过缩合反应实用、文档开环聚合反应来制备。
实用文档
键能与热稳定性
共价键能愈大，热稳定性愈大。 C-C键能比C-Si键能大， 但四甲基硅烷(Me4Si)的热稳定性比新戊烷(Me4C)大得多， 其原因就是因为在四甲基硅烷中存在着dπ-pπ配键。而碳 没有d轨道，不能成为生成dπ-pπ配键的电子接受体，因此 新戊烷中不可能有这样的配键。
实用文档
键角 O-Si-O
— 115±5°
109° — —
C-Si-C 111±4°
— 106°
— —
实用文档
偶极矩
偶极矩是指分子中正电中心和负电中心间的距离（偶极长） 与正电荷或负电荷的电量的乘积，其单位为D（ 德拜）。表 示分子极性的大小。
硅的电负性比碳小，按常规推测各种氯硅烷的偶极矩应 当比相应的氯甲烷大，但实际结果却相反。
实用文档
Me3Si-取代脂肪羧酸的有机基团的氢后，羧基中氧与氢 之间的电子对将偏向于氢，使氢不易质子化，而导致酸性 下降。
Me3Si-对酸类（在25℃下）表观电离常数的影响
酸 PhCOOH
两种羧酸的电离常数
水中（在25℃）的电 60%（wt）乙醇-水中（25℃）
离常数Ka×104
的电离常数Ka×106
0.63
1.05
p-Me3SiC6H4COOH
0.54
1.11
实用文档
四、硅成键的类型和特征
（一）Si-O键
它是形成有机硅高聚物最基本、最主要的键。 1、特点： (1) Si-O键的键能很高。热稳定性好 (2) 键长、键角很大。分子柔顺。分子间作用力小，表面张力小. 2、Si-O-Si键的制备方法： （1）水解法。通过卤硅烷水解来制备。 （2）非水解法。通过缩合反应实用、文档开环聚合反应来制备。
实用文档
键能与热稳定性
共价键能愈大，热稳定性愈大。 C-C键能比C-Si键能大， 但四甲基硅烷(Me4Si)的热稳定性比新戊烷(Me4C)大得多， 其原因就是因为在四甲基硅烷中存在着dπ-pπ配键。而碳 没有d轨道，不能成为生成dπ-pπ配键的电子接受体，因此 新戊烷中不可能有这样的配键。
实用文档
键角 O-Si-O
— 115±5°
109° — —
C-Si-C 111±4°
— 106°
— —
实用文档
偶极矩
偶极矩是指分子中正电中心和负电中心间的距离（偶极长） 与正电荷或负电荷的电量的乘积，其单位为D（ 德拜）。表 示分子极性的大小。
硅的电负性比碳小，按常规推测各种氯硅烷的偶极矩应 当比相应的氯甲烷大，但实际结果却相反。
实用文档
Me3Si-取代脂肪羧酸的有机基团的氢后，羧基中氧与氢 之间的电子对将偏向于氢，使氢不易质子化，而导致酸性 下降。
Me3Si-对酸类（在25℃下）表观电离常数的影响
有机硅精细化工
如果说有机硅单体技术还只是在原来合成路线上做些改动，更具挑战性的则是 国际上正悄然兴起的一个全新的颠覆性合成工艺——它不需将硅石高温还原成单质 硅，再与卤代烃反应制得硅卤烷，而是在常温下将硅石电解与甲醇反应直接合成硅
氧烷单体。
2014年3月18日，美国一家网站公开发表了鲍尔州立大学化学系研究人员的研 究成果：在室温下采用电化学的方法，以正己烷作溶剂，将硅石与甲醇反应，直接
苯，分离提纯困难，而其纯度不高也会影响下游的硅胶在一些高技术领域的
应用。因此，开发非氯硅烷的甲基苯基硅氧烷合成路线势在必行。
●氯甲烷单体转化率仅国外一半
虽然我国主要有机硅产品实现了国产化，但许多高性能的专用产品仍缺乏， 特别是应用在国防军工等高技术领域的材料依旧被国外公司所垄断，极大阻碍 了我国高技术领域的发展。 我国在有机硅单体生产上，无论是流化床的设计还是合成工艺，都与国外 先进水平存在巨大差距，特别是体现在初级产率和单体转化率上。比如，我国
我国有机硅产业起步于上世纪50年代，经过60多年的发展，产业规模 和技术水平都取得长足进步，主要产品从大部分依赖进口到可以自给自
足，且部分产品还有出口。特别是近10年，行业技术水平提升较快，与
国外先进水平的差距不断缩小。中国氟硅有机材料工业协会提供的一份 资料显示：我国已成为有机硅产品生产大国，2013年有机硅单体产能已
●加快石油基材料替代
在化学元素周期表中，C（碳）和Si（硅）属同族元素，但在石油资源被人
类利用了100多年后的今天，有机碳材料和有机硅材料却面临完全不同的命运： 以石油基为原料的碳基高分子材料正受到原油供应紧张的威胁，产品价格逐年 上涨，资源匮乏的压力越来越大；而以二氧化硅（主要来自于石头和沙子）为 原料的硅基高分子材料，受益于技术进步和新工艺开发，产品价格逐步下降， 而材料性能却不断提升。在高分子材料上，Si元素对C元素的竞争性替代已经拉 开帷幕。早在8年前就有人指出，有机硅将成为未来高分子材料的王者。这样的 预言，目前正转化为现实。
有机硅化学(全套课件286P)
80
40
Bayer AG （拜尔）
Leverkusen
130
65
与GE合资
德 国
Wacker Chemic Gmbh （瓦克化学）
Burghausen
180
90
Hü ls Silicone Gmbh （赫斯公司）
Rheinfelden Nü nchriz
大学课件
80
40
原为民德有机 硅厂，被Hul 收购后进行 整改扩建
中国氟硅协会技术培训中心培训班教学大纲——
有 机 硅 化 学
大学课件 1
一、有机硅化学及其工业的过去、 现在和将来
大学课件
2
1. 19世纪60年代——20世纪30年代末有机硅化 合物出现及其化学研究的开始
1.1 1863年弗里德尔/克拉夫茨首先合成有机硅化合物。
ZnEt2＋SiCl4→SiEt4＋ZnCl2
大学课件
3
2. 1938年—— 1970年有机硅化学基础理论和工 业化合成、材料加工方法和应用技术的创立，有机 硅产业的形成、壮大。
大学课件
4
2.1 有机硅化学及产业建立功勋的化学家
美国：海德（J.F.Hyde）
帕洛德（W.J.Patnode）
罗乔（E.G.Rochow） 苏联：多尔高夫（Б.Н.ДОЛГОВ）
⑤有机硅环体在表面活性剂存在下乳液聚合反应合成有机硅乳剂
⑥硅氢加成反应催化剂发明和碳官能团有机硅化合物合成方法的建 立。 ⑦有机硅烷偶联剂合成和应用开发。 ⑧有机硅产品在军事、航空、电子、电力、建筑、轻工等工业领域 应用。
大学课件 6
2.3 规模化生产有机硅产品公司纷纷建立。
①美国：道康宁公司（Dow-Corning,DC）1943年， 通用电气公司（General,Electric,GE）1947年 联合碳公司（Union Cabide,UC）1956年 ②德国：瓦卡公司（Wacker）1951年 戈特斯高特公司（Goldschidt） ③日本：信越化学公司、东京芝浦电气（1953年成立，后与GE合并）
有机硅胶知识简介
有机硅胶知识简介加入时间: 2010-4-12 已查看: 546 [打印]一、有机硅的性能有机硅产品的基本结构单元是由硅－氧链节构成的，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。
因此，在有机硅产品的结构中既含有"有机基团"，又含有"无机结构"，这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身。
与其他高分子材料相比，有机硅产品的最突出性能是：1．耐温特性有机硅产品是以硅－氧（Si－O）键为主链结构的，C－C键的键能为82.6千卡/克分子，Si－O 键的键能在有机硅中为121千卡/克分子，所以有机硅产品的热稳定性高，高温下（或辐射照射）分子的化学键不断裂、不分解。
有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。
无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。
2．耐候性有机硅产品的主链为－Si－O－，无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。
有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。
有机硅中自然环境下的使用寿命可达几十年。
3．电气绝缘性能有机硅产品都具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。
因此，它们是一种稳定的电绝缘材料，被广泛应用于电子、电气工业上。
有机硅除了具有优良的耐热性外，还具有优异的拒水性，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。
4．生理惰性聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种。
它们十分耐生物老化，与动物体无排异反应，并具有较好的抗凝血性能。
5．低表面张力和低表面能有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。
这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因：疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
⑥苏联：坦可夫斯基有机硅厂 西伯利亚有机硅厂
⑦中国：北京化工二厂 吉化公司 上海树脂厂等
⑧印度、罗马尼亚、捷克等
精品课件
3. 1970年——2000年是有机硅化合和聚合物合成、 产品制造工艺、应用技术不断创新、应用领域拓展， 促成了有机硅化学及其材料领域飞速发展期
3.1直接法合成有机硅单体合成工业大发展
Isobe Gumma Takefu,Fukui
Ichihara,Chiba Kanazu,Fukui
Tsurumi Ohta Guma
100
50
100
50
30
15
已被R－P收购
180
90
24
12
DC占65%股份
100
50
GE占49%股份
30
15
精品课件
76
38
1510.0
755
3.2有机硅产品由军品到民用，有机硅走进千家万户的应 用开发应用领域涉及航空、汽车、电子、电力、纺织、皮革、 塑料、橡胶、涂料、油墨、化妆品、造纸、建材、建筑等行业 和高新技术研发。
精品课件
3.3有机硅专利、论文、产品和产值飞速增长
精品课件
精品课件
3.4加成法合成含碳官能团有机硅化合物催化体系的创新
① H2PtCl6/异丙醇催化体系研究与改进 ② 过渡金属配合物催化硅氢化反应研究与应用 ③ 高分子负载过渡金属配位络合物催化剂的研究与应用
3.5室温硫化硅橡胶及其工艺研究与产品开发
精品课件
2.1 有机硅化学及产业建立功勋的化学家
美国：海德（J.F.Hyde） 帕洛德（W.J.Patnode） 罗乔（E.G.Rochow）
苏联：多尔高夫（Б.Н.ДОЛГОВ） 安德里阿洛夫
（K.A.AHДРИаНОВ） 法国：米勒（R.Miiller）
精品课件
2.2 1938年—1970年有机硅领域创新工作
Hüls Silicone Gmbh （赫斯公司）
Rheinfelden Nünchriz
80
精品课件
90
原为民德有机
40
硅厂，被Hul 收购后进行
整改扩建
法
Rhone-Poulene
国
（罗纳普朗克）
Dow corning Corp （道康宁）
英 国
ICI Ltd
Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd（信越化学）
1.2 1898—1938年基平（Kipping）首先利用格氏法合成系列有机硅化合物。
溶剂
3RMgCl＋2SiCl4
RSiCl3＋R2SiCl2＋3MgCl2
1.3 迪尔塞（Dilthey）进行了有机氯硅烷水解反应
(Ph2SiO)3
Ph2SiCl2
+H2O
-HCl Ph2Si(OH)2
精品课件
2. 1938年—— 1970年有机硅化学基础理论和工业 化合成、材料加工方法和应用技术的创立，有机硅 产业的形成、壮大。
立。 ⑦有机硅烷偶联剂合成和应用开发。 ⑧有机硅产品在军事、航空、电子、电力、建筑、轻工等工业领域
应用。
精品课件
2.3 规模化生产有机硅产品公司纷纷建立。
①美国：道康宁公司（Dow-Corning,DC）1943年，
通用电气公司（General,Electric,GE）1947年
联合碳公司（Union Cabide,UC）1956年
日
Torry Silicone Co.,
本
Ltd.（东丽有机硅公司）
Toshiba Silicone Co., Ltd.
坦可夫斯基有机硅厂
前 苏 联
西伯利亚有机硅厂 切柯里有机硅厂
俄罗斯“UHKOC”股份公司
中国、印度、 罗马尼亚、巴西等
合 计
Roussillon
Barry Wales
Steventon
中国氟硅协会技术培训中心培训班教学大纲——
有机硅化学
精品课件
一、有机硅化学及其工业的过去、 现在和将来
精品课件
1. 19世纪60年代——20世纪30年代末有机硅化合 物出现及其化学研究的开始
1.1 1863年弗里德尔/克拉夫茨首先合成有机硅化合物。
ZnEt2＋SiCl4→SiEt4＋ZnCl2
不同化学家利用汞试剂、钠试剂合成PhSiCl3和SiPh4。
①1941年Rochow发明直接法合成有机硅单体。 ②有机硅单体水解缩聚反应制备有机硅高分子材料（硅树脂、硅油）
产业化和应用。 ③有机硅氧烷环体开环聚合方法合成硅橡胶及其应用开发。 ④气相白炭黑的制造及其在有机硅材料中应用。 ⑤有机硅环体在表面活性剂存在下乳液聚合反应合成有机硅乳剂 ⑥硅氢加成反应催化剂发明和碳官能团有机硅化合物合成方法的建
①RTV－1、RTV－2硅橡胶的制造和应用。 ②RTV－1硅橡胶就地成型工艺研究与应用开发 ③RTV－1硅橡胶就地成型工艺研究与应用开发
精品课件
3.6加成硫化型有机硅材料研究与产品开发 ①加成型有机硅聚合物合成研究与应用开发 ②加成硫化型材料制造研究与应用开发 ③注射成型加工制品研究与应用 3.7有机硅聚合物合成和有机硅材料硫化体系和加工方法的创新 ①原料由用D4到用DMC，水解物； ②催化剂研发： （CH3)4NOH，含硅的催化体系，大孔强酸性离子交换树脂，各种碱金属 氢氧化物，有机金属化合物等聚硅氧烷合成催化剂研发； ③热硫化引发剂，加成型硫化催化剂，室温硫化催化体系，光硫化引 发剂和光敏剂； ④加工助剂开发。
Waterford,NY
200
100
Witco Corporation （威特科）
South Charleston,WV
80
40
Sisterville, WV
Bayer AG （拜尔）合资
德
Wacker Chemic Gmbh
国
（瓦克化学）
Burghausen
180
精品课件
直接法合成有机硅甲基单体生产能力（2000年）状况
国 家
公司
厂址
甲基单体 生产能力 （kt/a）
折（聚）硅 氧烷生产 能力（kt/a）
备注
Dow corning Corp （道康宁）
Midlang,MI Carrollton,KY
200
100
美
General Electric
国
（通用电气）
②德国：瓦卡公司（Wacker）1951年
戈特斯高特公司（Goldschidt）
③日本：信越化学公司、东京芝浦电气（1953年成立，后与GE合并）
东丽有机硅公司（1966年，后并入DC）
④法国：罗纳—普朗克公司（Rhone-Poulene）
米德兰公司（Midland），现转入DC公司
⑤英国：ICI帝国化学工业公司（现转入R-P）