一種高性能硅油的研究合成

張海英

摘要：用含氫硅油分別合成全苯基硅油和烷基硅油，通過(guò)五水合四甲基氫氧化銨的催化，在100度將兩種硅油按照比例進(jìn)行調(diào)聚，經(jīng)過(guò)后處理，得到一種無(wú)殘氫的烷基芳基硅油。與普通烷芳基硅油相比，合成硅油結(jié)構(gòu)規(guī)整，成膜性能優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于壓鑄脫模等場(chǎng)合。

關(guān)鍵詞：硅油調(diào)聚；烷芳基硅油；硅鏈；成膜性能

長(zhǎng)鏈烷基芳基硅油作為壓鑄脫模劑，脫模效率和熱穩(wěn)定性比有機(jī)物脫模劑好得多。有硅類(lèi)脫模劑也是目前市場(chǎng)使用最多的種類(lèi)，具有性能穩(wěn)定，脫模性能優(yōu)良，性價(jià)比高，無(wú)毒害等特性，是金屬壓鑄脫模行業(yè)的主要用品[1]。但是隨著工況要求越來(lái)越高，普通的長(zhǎng)鏈烷基芳基硅油在應(yīng)用上出現(xiàn)一些問(wèn)題，如脫模率不足導(dǎo)致工件不光滑，涂裝性能差等。

本文利用全苯基硅油和烷基硅油進(jìn)行催化調(diào)聚，制得的硅油在性能上明顯要高于普通烷基芳基硅油。在金屬壓鑄上有優(yōu)異的通用性，廣泛應(yīng)用于各種壓鑄工況，且工件的后涂裝性能非常好。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原料

含氫硅油為道康寧公司提供，a-甲基苯乙烯采購(gòu)自膠州市福田化工有限公司，C12烯烴采購(gòu)自上海道譜，五水合四甲基氫氧化銨、石油醚為國(guó)藥試劑。

1.2儀器設(shè)備

合成反應(yīng)裝置，F(xiàn)TIR400型紅外光譜儀，高溫烘箱，TGA-50熱重分析儀

1.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1）分別合成全苯基硅油和烷基硅油

合成全苯基硅油，將含氫硅油與a-甲基苯乙烯投于反應(yīng)釜中進(jìn)行加成反應(yīng)，確保a-甲基苯乙烯過(guò)量以使Si-H能全部反應(yīng)。保溫結(jié)束后抽除低沸得到全苯基硅油。

合成C12烷基硅油[2]，注意烯烴要過(guò)量確保Si-H能反應(yīng)完全。經(jīng)過(guò)脫低沸處理得到烷基硅油。

2）將合成的全苯基硅油和烷基硅油按照一定的比例加入調(diào)聚反應(yīng)釜中，通入氮?dú)猓尤氪呋瘎┪逅纤募谆鶜溲趸@后逐步升溫[3]。通過(guò)不同溫度不同的保溫時(shí)間取樣進(jìn)行TGA比對(duì)，選取合適的實(shí)驗(yàn)條件。調(diào)聚結(jié)束后，堿催化劑可通過(guò)升溫至130度分解掉，然后通入氮?dú)馍郎刂?00度進(jìn)行脫除處理。

2、實(shí)驗(yàn)原理

加成反應(yīng)就是常見(jiàn)的硅氫加成反應(yīng)[4]。

調(diào)聚反應(yīng)是硅鏈在堿催化的條件下進(jìn)行斷鏈重排，而隨著調(diào)聚的時(shí)間延長(zhǎng)，耐溫曲線不再變化，即硅鏈達(dá)到平衡。

普通的烷基芳基硅油[5]通過(guò)分別將a-甲基苯乙烯和C12烯烴加成上去的就比較雜亂，因?yàn)榉磻?yīng)的時(shí)候先反應(yīng)的a-甲基苯乙烯會(huì)隨意排布，導(dǎo)致后來(lái)的烷基側(cè)鏈也沒(méi)有規(guī)律的替補(bǔ)上去。如此整個(gè)硅鏈就排布比較隨意，沒(méi)有明顯的規(guī)律。

而通過(guò)兩種硅油的聚合重排，硅鏈變得規(guī)整，結(jié)構(gòu)非常有規(guī)律，這在應(yīng)用上優(yōu)勢(shì)顯著。且合成的硅油兼?zhèn)鋬煞N硅油的優(yōu)點(diǎn)，全苯段的硅鏈起到了很好的耐溫作用，而烷基鏈段的在潤(rùn)滑上就很有優(yōu)勢(shì)，如此才是理想的結(jié)構(gòu)。

3.性能測(cè)定

3、1 紅外光譜測(cè)定

調(diào)聚合成的硅油經(jīng)過(guò)紅外光譜測(cè)定，無(wú)Si-H峰，與普通烷芳基硅油相比，無(wú)殘留的硅氫鍵。使得硅油在儲(chǔ)存和運(yùn)輸工程中更穩(wěn)定。

3、2 高溫成膜實(shí)驗(yàn)測(cè)定

模擬壓鑄狀態(tài)下的硅油成膜情況，分別將普通硅油、調(diào)聚合成的硅油按照1：10的稀釋比例制成石油醚的溶液，分別取1g溶液置于坩堝中，在200度的烘箱烘1h，觀察成膜情況：

通過(guò)對(duì)比，可以清楚看出合成的硅油成膜非常平整，非常服帖，這種效果就使得硅油在壓鑄脫模的場(chǎng)合脫模性能非常優(yōu)異，打出來(lái)的工件必然亮度好，表面無(wú)瑕疵，涂裝性能非常優(yōu)異。

總結(jié)，通過(guò)研究，調(diào)聚合成的硅油在耐溫性能上表現(xiàn)優(yōu)越，并且在高溫成膜上的效果表現(xiàn)優(yōu)異。經(jīng)過(guò)調(diào)聚后，在性能上明顯要高于普通烷基芳基硅油，且工件的后涂裝性能非常好，更能廣泛應(yīng)用于各種壓鑄工況。

參考文獻(xiàn)

[1]劉建.道康寧金屬壓鑄有機(jī)硅脫模劑[J].精細(xì)與專用化學(xué)品，2013，21（9）.

[2]林茵，嚴(yán)寶珍.長(zhǎng)鏈烷基硅油的制備[J].北京化工大學(xué)自然學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，21（2）.

[3]邢鳳蘭，孫小龍，李旭等.含酰胺基陰離子型有機(jī)硅表面活性劑的合成及性能[J].印染助劑，2015，32（7）.

[4]邵冬云 李優(yōu)鑫.催化硅氫加成反應(yīng)負(fù)載型鉑催化劑的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工，2018，38（4）.

[5]黃文潤(rùn).改性硅油的新進(jìn)展[C].中國(guó)氟硅有機(jī)材料工業(yè)協(xié)會(huì)，2007，1-11.

（作者單位：南京瑭澤化工有限公司）