有机硅化合物涵盖的范围广泛,既包括小分子结构,也包括大分子聚合物。通常所说的有机硅材料,主要指以聚硅氧烷为主链构成的低聚物或高聚物。
有机硅与“Silicone”一词
在英文中,有机硅化合物常被称为“Silicone”。该词由表示硅的前缀“Silic-”与表示酮的后缀“-one”组合而成。这一术语最早由德国化学家F. Wöhler于1857年提出,但其广泛使用则归功于F. S. Kipping的推广。Kipping用“Silicone”来描述二苯基二氯硅烷水解缩合得到的聚二苯基硅氧烷。该聚合物的最简式为(C6H5)2SiO,与二苯基酮(C6H5)2C=O在形式上相似。尽管Kipping清楚前者为高分子化合物,后者为小分子,且化学性质完全不同,但这一名称仍被沿用至今。
实际上,由于硅的共价半径较大,硅原子更倾向于与两个氧原子形成单键,而非硅氧双键。如今,“Silicone”一般用来指代聚合的硅氧烷产品,这类产品通常是组成复杂、难以用精确化学式描述的混合物。
按产品形态的分类
根据形态与用途,有机硅材料主要可分为以下几类:硅油(包括硅脂、乳液及表面活性剂等)、硅橡胶、硅树脂以及硅烷偶联剂。
硅油及其制品
硅油是有机硅材料中的重要品类,品种丰富,可分为普通硅油与改性硅油。改性硅油以聚醚改性为主,此外还有氯基、环氧基、烷基、羟基、巯基及醇改性等类型。硅油制品广泛应用于消泡、脱模、纸张隔离、织物整理及润滑等领域,并衍生出绝缘、防污闪、导热等功能性产品。其主要下游行业包括机械制造、电子电力、化工、纺织印染、造纸、医药及化妆品等。
硅橡胶
硅橡胶是有机硅产品中产量最大、品种最多的一类。按生胶结构可分为甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、氰硅橡胶及氟硅橡胶等。根据硫化温度,又可分为高温硫化型(HTV)和室温硫化型(RTV),其中室温硫化型主要包括缩合型与加成型。硅橡胶主要应用于建筑业、电子电器工业及汽车产业。
硅树脂
硅树脂作为有机硅材料中最早问世的产品之一,其品种相对较少,市场份额也较小。它主要用于配制各类电绝缘漆、耐候涂料、塑料表面耐磨涂料及耐高温涂料,也可用作云母黏合剂、玻璃布浸渍漆、混凝土防水剂等,在航空航天、电子电器、建筑与机械制造等领域发挥着重要作用。
硅烷偶联剂
硅烷偶联剂是一类分子中同时含有能与无机材料反应的基团和与有机材料相容或反应的有机官能团的硅烷化合物。它最初用于玻璃纤维增强塑料中玻璃纤维的表面处理,如今已广泛应用于提升各种聚合物复合材料的性能,其使用量在国内外均呈逐年上升趋势。
如何选择有机硅适配的抗静电剂
有机硅用抗静电剂的开发本质是解决“极性/离子性功能团”与“非极性硅氧烷体系”之间的根本性矛盾,同时满足高温稳定性、耐久性、透明性和安全性的多重苛刻要求。这需要精密的分子设计和大量的实验筛选,因此开发周期长、技术门槛高、成本昂贵。
目前市场上能长期有效且不损害有机硅本体性能的抗静电剂品种仍然有限,但是默尼-ILSML®光学抗静电剂IL1660是一款高性能透明含氟抗静电剂,适用于丙烯酸、聚氨酯、有机硅等压敏胶(PSA)的抗静电改性,其中在有机硅体系中不会引起Pt催化剂中毒,少量添加即可达到9~10次方。从机理上解决上述问题。