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有机硅最重要的反应之一硅氢加成

作者:超级管理员 发布时间:22-11-02 点击:30

硅氢加成反应是指含有硅氢键的有机硅化合物跟含有不饱和键的化合物在一定条件下发生的加成反应,是形成硅碳键的主要形式,是有机硅化学中最重要的反应类型之一,反应条件温和,反应效率高,可广泛应用在有机卤硅烷的合成、改性硅油的制取、硅烷偶联剂的合成、液体硅橡胶以及部分功能有机硅材料的合成等领域。

硅氢加成反应中的不饱和键,可以是碳碳双键、碳碳三键、碳氧双键以及碳氮双键等。其中,硅氢键跟碳碳双键进行的加成反应是有机硅工业中最常见的硅氢加成反应,本篇文章也主要介绍硅氢键跟碳碳双键进行的加成反应。

根据反应的催化体系的不同,硅氢加成反应分为自由基加成机理和配位加成机理两种。在紫外线、高温、γ-射线、过氧化物、偶氮化物等条件下, 硅氢加成反应按自由基加成机理进行;在铂、钯、铑、镍等过渡金属催化剂作用下, 则按配位加成机理进行。由于过渡金属催化剂具有较高的活性和选择性,因此,常见的硅氢加成反应主要是在过渡金属催化剂的催化作用下进行的,其中铂金催化剂是应用最多的过渡金属催化剂。

从硅氢加成反应式可以看出,硅氢加成反应主要包括含碳碳双键的化合物、含硅氢键的化合物以及铂金催化剂,三者缺一不可。其中,含碳碳双键的化合物,可以是碳碳双键的有机小分子,也可以是含碳碳双键的有机硅小分子或者有机硅高聚物,例如乙烯基硅油、乙烯基硅橡胶以及乙烯基硅树脂等;含硅氢键的化合物,主要包括含硅氢键的有机硅小分子以及含氢硅油、含氢硅树脂、含氢硅橡胶等有机硅高聚物;铂金催化剂,目前应用最广泛的主要是用特定稀释剂稀释的卡斯特催化剂Karstedt’s catalyst,主要成分为铂与乙烯基双封头的络合物,催化活性高、反应速度快,但也存在着容易中毒失活的缺点,所以在包装、运输以及使用过程中,要避免铂金催化剂接触到含氮、磷、硫等元素的有机物和含锡、铅、汞、铋、砷等重金属的离子化合物,这些物质容易使铂金催化剂中毒失效。

硅氢加成反应在常温下也能发生,加热后反应速度极快,伴随着反应过程会有大量的热量放出。因此在利用该反应进行工业生产时,要注意配料顺序,配方中各组分的配比也要控制在合理的范围之内,防止影响产品性能或者意外情况发生。通常,硅氢加成反应,除了含碳碳双键的化合物、含硅氢键的化合物以及铂金催化剂这三个组分之外,还会添加少量的阻聚剂,阻聚剂的作用主要是抑制硅氢加成反应在常温下的反应速度,但是在加热条件下,阻聚剂对硅氢加成反应的反应速度影响极小。

了解了硅氢加成反应的各个组分及应用领域后,针对用到硅氢加成反应的具体的产品,可以通过选择不同指标的原料,设计不同的配方以及添加各种类型的添加剂来改善产品的性能,可以通过选择不同活性的铂金催化剂以及改变铂金催化剂添加量的方法来控制反应速度,提高生产效率,最终做出性能优异的产品。